نعلم جميعًا أن محول التردد هو تقنية يجب إتقانها في الأعمال الكهربائية، ويعتبر استخدام محول التردد للتحكم في المحركات من الأساليب الشائعة في التحكم الكهربائي؛ بعضها يتطلب أيضًا الكفاءة.
اليوم، سنقوم بتلخيص وتنظيم المعرفة ذات الصلة بمعرفتنا المحدودة. قد يكون المحتوى متكررًا، ولكن الهدف هو مشاركة الجميع في العلاقة الرائعة بين محولات التردد والمحركات.
بادئ ذي بدء، لماذا نستخدم محول التردد للتحكم في المحرك؟
دعونا أولا نفهم بإيجاز هذين الجهازين.
المحرك عبارة عن حمل حثي يمنع التغيرات في التيار. أثناء بدء التشغيل، سوف ينتج عنه تغيير كبير في التيار.
محول التردد هو جهاز يستخدم الإجراء المتقطع لأجهزة أشباه موصلات الطاقة لتحويل تردد مصدر الطاقة إلى تردد آخر للطاقة الكهربائية لأغراض التحكم. يتكون بشكل أساسي من جزأين: الدائرة الرئيسية (وحدة المعدل والمكثف الإلكتروليتي ووحدة العاكس) ودائرة التحكم (لوحة تحويل التيار الكهربائي ولوحة دائرة التحكم).

من أجل تقليل تيار بدء تشغيل المحرك الكهربائي، خاصة بالنسبة للمحركات ذات الطاقة الأعلى، مع زيادة الطاقة، يزداد أيضًا تيار التشغيل. يمكن أن يؤدي تيار البدء الزائد إلى زيادة العبء على شبكة توزيع الطاقة. ومع ذلك، يمكن لمحول التردد حل هذه المشكلة عن طريق السماح ببدء التشغيل بسلاسة دون التسبب في تيارات بدء زائدة.
وظيفة أخرى لاستخدام محول التردد هي تنظيم سرعة المحركات. في كثير من الحالات، يعد التحكم في سرعة المحرك ضروريًا لتحقيق كفاءة إنتاج أفضل. لقد عرفت محولات التردد دائمًا بقدرتها على تنظيم السرعة عن طريق تغيير تردد المصدر.

ما هي طرق التحكم في محولات التردد؟
الطرق الخمس الأكثر استخدامًا للتحكم في المحركات باستخدام محولات التردد هي كما يلي:
الجهد الكهربي لمحول التردد للأغراض العامة ذو الجهد المنخفض هو 380-650 فولت، طاقة الخرج هي 0.75-400 كيلو واط، تردد التشغيل هو 0-400 هرتز، ودائرته الرئيسية تعتمد دائرة AC-DC-AC. لقد مرت طريقة التحكم بها بأربعة أجيال.
طريقة التحكم في تعديل عرض النبضة الجيبية (SPWM) باستخدام U/f=C
خصائصه هي بنية دائرة التحكم البسيطة، والتكلفة المنخفضة، والصلابة الميكانيكية الجيدة، ويمكن أن تلبي متطلبات تنظيم السرعة السلس للنقل العام. وقد تم استخدامه على نطاق واسع في مختلف الصناعات.
ومع ذلك، عند الترددات المنخفضة، نظرًا لانخفاض جهد الخرج والتأثير الكبير لعزم الدوران على انخفاض مقاومة الجزء الثابت، يتناقص الحد الأقصى لعزم دوران الخرج.
بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائصها الميكانيكية ليست بنفس صعوبة محركات التيار المستمر.
قدرة عزم الدوران الديناميكي وأداء تنظيم السرعة الثابتة ليست مرضية حتى الآن. وأداء النظام ليس عاليًا أيضًا؛ سيتغير منحنى التحكم مع تغيرات الحمل؛ استجابة عزم الدوران بطيئة. معدل استخدام عزم دوران المحرك ليس مرتفعا؛ ينخفض الأداء عند السرعات المنخفضة بسبب مقاومة الجزء الثابت ووجود تأثيرات المنطقة الميتة للعاكس بينما يتدهور الاستقرار وما إلى ذلك. لذلك قام الأشخاص بالبحث في تنظيم سرعة التردد المتغير الذي يتم التحكم فيه بواسطة المتجهات.

طريقة التحكم في تعديل عرض نبضة متجه الفضاء (SVPWM).
ويعتمد على تأثير التوليد الإجمالي لشكل موجة ثلاثي الطور، بهدف تقريب المسار المثالي للمجال المغناطيسي الدائري لفجوة هواء المحرك. فهو يولد شكل موجة تعديل ثلاثي الطور ويتحكم فيه عن طريق تقريب دائرة باستخدام مضلع منقوش.
بعد الاستخدام العملي، تم إجراء تحسينات من خلال إدخال تعويض التردد لإزالة أخطاء التحكم في السرعة؛ تقدير سعة التدفق من خلال ردود الفعل للقضاء على تأثير مقاومة الجزء الثابت عند السرعات المنخفضة؛ وإغلاق الحلقات لجهد الخرج والتيار لتحسين الدقة الديناميكية والاستقرار.
ومع ذلك، هناك العديد من وصلات دوائر التحكم، ولم يتم تقديم تعديل عزم الدوران، لذلك لم يتم تحسين أداء النظام بشكل أساسي.

طريقة التحكم في ناقلات الأمراض (VC).
تتمثل طريقة تنظيم سرعة التردد المتغير في التحكم في المتجهات في تحويل تيارات الجزء الثابت Ia وIb وIc للمحركات غير المتزامنة إلى تيارات متناوبة ثنائية الطور Ia1Ib1 في ظل أنظمة إحداثيات ثابتة من خلال تحويل ثلاثي الطور إلى ثنائي الطور. ثم يتم تحويلها إلى تيارات DC Im1 و It1 في ظل أنظمة إحداثيات دوارة متزامنة من خلال تحويل دوران اتجاه مجال الدوار (حيث يتوافق Im1 مع تيار الإثارة في محركات التيار المستمر؛ ويتوافق It1 مع تيار عضو الإنتاج المتناسب مع عزم الدوران). يتم الحصول على كمية التحكم لمحركات التيار المستمر عن طريق تقليد طرق التحكم الخاصة بها. بعد إجراء التحويلات العكسية الإحداثية المقابلة، يمكن تحقيق التحكم الحركي غير المتزامن.

في جوهرها، فإن محركات التيار المتردد تعادل محركات التيار المستمر ويتم تطبيق التحكم المستقل بشكل منفصل لمكونات السرعة والمجال المغناطيسي. من خلال التحكم في تدفق الجزء الدوار أولاً ثم تحلل تيار الجزء الثابت إلى مكونات عزم الدوران والمجال المغناطيسي متبوعة بالتحكم المتعامد أو المنفصل عبر تحويلات الإحداثيات. كان اقتراح طريقة التحكم في المتجهات ثوريًا ولكنه صعب من الناحية العملية بسبب الصعوبات في مراقبة تدفق الدوار بدقة مما يؤثر بشكل كبير على خصائص النظام بالإضافة إلى تحويلات دوران المتجهات المعقدة المستخدمة خلال أدوات التحكم المكافئة في محرك التيار المستمر، مما يجعل النتائج الفعلية مضغوطة بشدة لتحقيق نتائج تحليلية مثالية.
الطريقة المحددة هي:
التحكم في التدفق المغناطيسي للجزء الثابت عن طريق إدخال مراقب التدفق المغناطيسي للجزء الثابت لتحقيق التحكم بدون مستشعر؛
يعتمد التحديد التلقائي (ID) على نماذج رياضية دقيقة للمحرك لتحديد معلمات المحرك تلقائيًا؛
حساب عزم الدوران الفعلي، والتدفق المغناطيسي للجزء الثابت، وسرعة الدوار في الوقت الحقيقي بناءً على القيم الفعلية المقابلة لمقاومة الجزء الثابت، والحث المتبادل، وعوامل التشبع المغناطيسي، والقصور الذاتي، وما إلى ذلك؛
تحقيق التحكم في النطاق الترددي عن طريق توليد إشارات PWM وفقًا للتدفق المغناطيسي وعزم الدوران للتحكم في حالة تبديل العاكس.

يتميز محول تردد التيار المتردد من النوع المصفوفي باستجابة عزم الدوران السريعة (<2 مللي ثانية)، دقة عالية السرعة (±2%، لا توجد تعليقات PG)، دقة عزم دوران عالية (<+3%)؛ في الوقت نفسه، يتميز أيضًا بعزم دوران أعلى ودقة عزم دوران عالية، خاصة عند السرعات المنخفضة (بما في ذلك 0 سرعة)، ويمكنه إخراج 150% ~ 200% من عزم الدوران المقدر.
كيف يتحكم محول التردد في المحرك؟ كيف يتم توصيلهم معًا؟
يعد توصيل محول التردد للتحكم في المحرك أمرًا بسيطًا نسبيًا، ويشبه توصيل موصل. يتم توصيل ثلاثة أسلاك رئيسية لإمداد الطاقة ومن ثم إخراجها إلى المحرك. ومع ذلك، هناك طرق مختلفة للتحكم في محول التردد.
أولاً، دعونا نلقي نظرة على التوصيلات الطرفية لمحول التردد. على الرغم من وجود العديد من العلامات التجارية وطرق الأسلاك المختلفة لمحولات التردد، إلا أن معظمها لديه توصيلات طرفية مماثلة. وهي تتضمن عمومًا مدخلات التبديل للدوران الأمامي والخلفي المستخدمة للتحكم في بدء تشغيل المحركات وعكسها؛ محطات التغذية الراجعة المستخدمة لتقديم التغذية الراجعة حول حالة التشغيل مثل تردد التشغيل والسرعة وحالة الخطأ وما إلى ذلك؛ أدوات التحكم في ضبط السرعة والتي يمكن ضبطها باستخدام مقاييس فرق الجهد أو الأزرار اعتمادًا على أنواع المحولات المختلفة.

يمكن تحقيق التحكم من خلال الأسلاك المادية أو شبكات الاتصالات. العديد من محركات التردد المتغير تدعم الآن التحكم في الاتصالات، مما يسمح بتشغيل/إيقاف المحرك، والدوران للأمام/للخلف، وتعديل السرعة ومعلومات التغذية الراجعة التي يتم نقلها عبر خط الاتصال.
عندما تتغير سرعة دوران (تردد) المحرك، ماذا يحدث لعزم الدوران الناتج؟
يجب أن يكون عزم الدوران الأقصى وعزم الدوران الأقصى عندما يتم تشغيله بواسطة محول التردد أصغر منه عندما يتم تشغيله مباشرة بواسطة مصدر الطاقة الرئيسي.
عندما يتم تشغيل المحرك بالطاقة الرئيسية، يكون هناك تأثير كبير للانطلاق والتسارع. ومع ذلك، عندما يتم تشغيله بواسطة محول التردد، تكون هذه التأثيرات أضعف. البدء المباشر بتردد التيار الكهربائي سوف ينتج عنه تيار بدء كبير. عند استخدام محول التردد، تتم إضافة جهد الخرج وتردد المحول تدريجيًا إلى المحرك، وبالتالي يكون تيار البدء والتأثير على المحرك أصغر.

عادةً، مع انخفاض التردد (تناقص السرعة)، ينخفض أيضًا عزم الدوران الناتج عن المحرك. يمكن العثور على البيانات الفعلية لهذا الانخفاض في بعض الأدلة الخاصة بمحولات التردد.
باستخدام طريقة التحكم في المتجهات مع عاكس التحكم في التدفق المغناطيسي، يمكن تحسين عزم الدوران غير الكافي للمحركات عند السرعات المنخفضة بحيث يمكن إنتاج عزم دوران كافٍ حتى عند السرعات المنخفضة.
عند الضبط على ترددات أكبر من 50 هرتز باستخدام محرك التردد المتغير (VFD)، سينخفض عزم دوران الخرج للمحرك.
تم تصميم وتصنيع المحركات التقليدية وفقًا لمعايير الجهد الكهربي 50 هرتز؛ يتم أيضًا إعطاء عزم الدوران المقدر ضمن نطاق الجهد هذا. ولذلك، فإن تنظيم السرعة تحت الترددات المقدرة يسمى تنظيم سرعة عزم الدوران الثابت (T=Te,P<= بي).
بما أن ترددات خرج VFD تتجاوز 50 هرتز، فإن العلاقة الخطية بين عزم الدوران المنتج من المحركات تقل بشكل متناسب مع زيادة الترددات.
عند التشغيل بسرعات أعلى من 50 هرتز، يجب مراعاة منع حدوث عزم دوران غير كافٍ بسبب حجم الحمل على المحركات الكهربائية.

على سبيل المثال، فإن عزم الدوران الناتج لمحرك كهربائي يعمل عند 100 هرتز سوف ينخفض بمقدار النصف تقريبًا مقارنة بالعزم الناتج أثناء التشغيل عند 50 هرتز.
ولذلك، فإن تنظيم السرعة فوق الترددات المقدرة يسمى تنظيم سرعة الطاقة الثابتة (P=Ue*Ie).
تطبيق محول التردد فوق 50 هرتز
كما نعلم، بالنسبة لمحرك معين، يكون الجهد والتيار المقنن ثابتين.
إذا كانت القيم المقدرة لكل من محول التردد والمحرك هي 15kW/380V/30A، فيمكن للمحرك أن يعمل بترددات أعلى من 50 هرتز.
عندما تكون السرعة 50 هرتز، يكون جهد الخرج لمحول التردد 380 فولت والتيار 30 أمبير. إذا قمنا بزيادة تردد الخرج إلى 60 هرتز، فإن الحد الأقصى لجهد الخرج والتيار لمحول التردد سيظل 380 فولت/30 أمبير فقط. من الواضح أنه بما أن طاقة الخرج تظل دون تغيير، فإن هذا يسمى التنظيم الثابت لسرعة الطاقة.

ماذا عن عزم الدوران في هذه الحالة؟
لأن P=wT (P: القدرة؛ w: السرعة الزاوية؛ T: عزم الدوران)، إذا ظلت P ثابتة ولكن w تزداد، فإن T ستنخفض وفقًا لذلك.
ويمكننا أيضًا أن ننظر إلى الأمر من منظور آخر:
جهد الجزء الثابت U=E+I*R (I: التيار؛ R: المقاومة الكهربائية؛ E: القوة الدافعة الكهربائية المستحثة) للمحرك،
يمكن أن نرى أنه عندما تظل U وI دون تغيير، تظل E أيضًا دون تغيير.
و E=كFX (ك: ثابت، و: التردد، X: التدفق المغناطيسي). لذلك عندما يتغير f من 50-->60 هرتز، X يتناقص بالمقابل.
بالنسبة للمحرك، T=KأناX(K: ثابت؛ I: تيار؛ X: التدفق المغناطيسي). لذلك، مع انخفاض التدفق المغناطيسي X، سينخفض T وفقًا لذلك أيضًا.

At less than or equal to 50 Hz,I*R is small so when U/f=E/f does not change,magnetic flux(X)is constant.Torque(T)and electric current(I)are proportional.This explains why overload(torque)capacity of a variable-frequency drive(VFD)is usually described by its overcurrent capacity,and referred to as "constant-torque"speed regulation(rated current remains unchanged-->الحد الأقصى لعزم الدوران يبقى دون تغيير).
خاتمة: عندما يزيد تردد الخرج لمحول التردد عن 50 هرتز، فإن عزم الخرج للمحرك سينخفض.
عوامل أخرى تتعلق بعزم الدوران الناتج
تحدد قدرة التسخين والتبريد القدرة الحالية للإخراج للعاكس، وبالتالي تؤثر على قدرة عزم الدوران الناتج للعاكس.
تردد الناقل: يعتمد التيار المقدر الذي تشير إليه المحولات العامة على القيمة التي يمكن إخراجها بشكل مستمر عند أعلى تردد حامل وأعلى درجة حرارة محيطة. لن يؤثر تقليل تردد الموجة الحاملة على تيار المحرك. ومع ذلك، فإن تسخين المكونات سوف ينخفض.
درجة الحرارة المحيطة: تمامًا مثل زيادة قيمة تيار الحماية للعاكس عند اكتشاف درجة حرارة محيطة منخفضة غير ضرورية.
ارتفاع: يؤثر الارتفاع المتزايد على كل من تبديد الحرارة وأداء العزل. بشكل عام، يمكن تجاهل ذلك عند مسافة أقل من 1000 متر، ويكفي تقليل السعة بنسبة 5% لكل 1000 متر فوق هذا المستوى.

كيفية ضبط تردد المحرك الذي يتم التحكم فيه بواسطة محرك التردد المتغير؟
في الملخص أعلاه، تعلمنا لماذا من الضروري استخدام محرك متغير التردد للتحكم في المحرك وكيفية عمله. يمكن تلخيص التحكم في المحرك بواسطة محرك التردد المتغير في نقطتين: أولاً، التحكم في جهد بدء التشغيل وتردد المحرك باستخدام محرك التردد المتغير لتحقيق بداية وتوقف سلسين؛ ثانياً، ضبط سرعة المحرك عن طريق تغيير تردده من خلال استخدام محرك متغير التردد.
كان هناك سؤال عملي أثاره مستخدمو الإنترنت: ما هو أقل تردد يمكن تعديله عند التحكم في محرك عادي بمحرك متغير التردد؟ تم تعديله حاليًا إلى 60 هرتز وطلب مني القائد الاستمرار في زيادة رقم الهرتز. الخطة هي تعديله إلى 100 هرتز. هل قام أحد بتعديله إلى 100 هرتز؟ (في مواقف مماثلة، ما هي العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار؟)

دعونا نرى كيف يستجيب مستخدمو الإنترنت:
مستخدمى الانترنت lpl53: لقد وصلنا إلى 200 هرتز في الغسالات الصناعية ولكن التيار ليس مرتفعا.
Netizen26584: يتراوح محرك آلة الطحن عمومًا بين 100-110...
مستخدمى الانترنت 82252031: إذا كانت هناك طاقة كافية ولا يوجد تيار زائد في المحرك، فيمكن أن يعمل. ومع ذلك، ينبغي الاهتمام بقياس درجة حرارة محامل المحرك والضوضاء والاهتزازات غير الطبيعية. يعمل محرك واحد متغير التردد بتردد 70-80 هرتز لفترة طويلة؛ من السهل تجربة المحركات ذات الستة أقطاب بينما تتطلب المحركات ذات القطبين الحذر.
مستخدمو الإنترنت fsjnzhouyan: يعتمد هذا على جودة صفائح السيليكون الفولاذية المستخدمة في المحركات. في حالات الاستخدام السابقة، لم تكن هناك مشكلات عادةً حتى حوالي 85 هرتز؛ ومع ذلك، لا يمكن للعديد من المحركات الوصول إلى سرعتها المقدرة بعد ضبطها حتى حوالي 90 هرتز بسبب التشبع المغناطيسي.
مستخدمو الإنترنت ZCMY: من الأفضل أن تستبدل محامل محركك بأخرى عالية السرعة. قم أيضًا باختبار الاهتزازات وتأكد من ملاءمتها للأحمال مثل المراوح أو مضخات المياه.
مستخدم الإنترنت mengx9806: لقد قمت بتعديله مرة واحدة حتى 1210 هرتز باستخدام محرك التردد المتغير A1000 من سلسلة الماكينات الكهربائية Dongyuan والذي عمل دون أي مشاكل لمدة عامين متتاليين دون حدوث مشكلات كبيرة على الرغم من أن المشكلات البسيطة قد تنشأ إذا حدث خطأ ما.
مستخدمى الانترنت 68957: لقد حاولت تعديله حتى 180، لكنه لم يعمل إلا لفترة قصيرة.
مستخدمى الانترنت 1531214350: لقد أصلحت الغسالات من قبل وكان المحرك عاديا. كان يعمل عند 150 هرتز أثناء التجفيف.
يا دي يا: إذا كان تردد المحرك العادي أعلى من التردد المقدر بنسبة 20%، فإن فرق السرعة سيزداد؛ ومع زيادة التردد، يزداد أيضًا اختلاف السرعة.

مستخدمى الانترنت kdrjl: يبدو أنه لا يزال هناك القليل من الفهم حول البنية الأساسية واستخدام المحركات الحثية ذات التيار المتردد. الحد الأقصى للسرعة لتنظيم المحركات الحثية لا يكمن في محركات التردد المتغير. بشكل عام، تعمل محركات التردد المتغير العادية بترددات لا تقل عن 400 هرتز في وضع V/F (على سبيل المثال، يعمل محرك التردد المتغير من شركة Siemens عند 600 هرتز). بالنسبة للتحكم في المتجهات، فإن الحد الأقصى لتردد التشغيل هو 200-300 هرتز بينما التحكم المؤازر له حدود أعلى. ولذلك، إذا كنت ترغب في تنظيم سرعة المحرك التعريفي الخاص بك حتى 100 هرتز باستخدام محرك متغير التردد، فلا توجد عوائق أو شكوك تقنية فيما يتعلق بهذا الأمر.
يحدد الهيكل الميكانيكي للمحرك التعريفي الدوار - مثل هيكل القفص - قوته الميكانيكية المرتبطة بأقصى سرعة دوران لتصميمه؛ كلما زادت سرعة دورانه، زادت قوة الطرد المركزي. لذلك، فهي تلبي عمومًا مواصفات التصميم بناءً على سرعات الدوران القصوى، ولا يمكن أن تكون قوتها الميكانيكية كبيرة بلا حدود. تتمتع محامل الدوار أيضًا بحد أقصى للدوران. لذلك عند تجاوز هذه القيم، يجب عليك فهم ما هي هذه الحدود واستبدالها بمحامل عالية السرعة إذا لزم الأمر.
وأخيرًا، يجب ألا يتجاوز تصحيح أخطاء التوازن الديناميكي وإعداد الدوار المعلمات المحددة من قبل الشركة المصنعة.
باختصار، عند تنظيم سرعة المحرك التعريفي من خلال تطبيق محرك متغير التردد يتجاوز 100 هرتز، من المهم أولاً التشاور مع الشركات المصنعة حول ما إذا كان من الممكن القيام بذلك أو طلب محركات مخصصة بدلاً من ذلك، لضمان الموثوقية في ظل ظروف السرعة العالية. إذا كنت إذا قررت عدم المرور عبر الشركات المصنعة، فيجب عليك أولاً تحديد اختبار التوازن الديناميكي للدوار ثم التأكد من سرعة الدوران القصوى للمحمل.

إذا تجاوزت هذه القيمة، فأنت بحاجة إلى استبدالها بمحامل عالية السرعة يمكنها تلبية المتطلبات في الموقع. تحتاج أيضًا إلى التفكير في مشكلات تبديد الحرارة.
أخيرًا، استنادًا إلى الخبرة، يجب أن تكون المحركات الحثية ذات الطاقة الأقل من 100 كيلو واط مناسبة نسبيًا للتشغيل بترددات ضمن 100 هرتز؛ ومع ذلك، فمن الأفضل تخصيص المنتجات التي تتجاوز 100 كيلوواط بدلاً من اختيار المنتجات التقليدية ذات الأغراض العامة.
تظاهر مستخدمو الإنترنت: يعتمد الأمر بشكل أساسي على المحرك نفسه. إذا كان في الأصل محرك ثنائي القطب ذو طاقة عالية، فيجب توخي الحذر. الغسالات الصناعية هي أمثلة على التشغيل المتكرر للسرعة الزائدة ولكن سرعاتها المقدرة منخفضة بشكل عام - معظمها محركات ذات ستة أقطاب. لقد رأيت محركات ذات أربعة أقطاب تصل إلى 120 هرتز.
مزيد من المعلومات، يرجى الاتصال مع الشركة المصنعة للمحركات الكهربائية المهنية - محرك دونجتشون الصين مباشرة