محول التردد - الأنواع ، مبدأ التشغيل ، مخططات الاتصال

يتم تحريك الجزء المتحرك لأي محرك كهربائي بواسطة قوى ناتجة عن مجال كهرومغناطيسي دوار داخل لف الجزء الثابت. عادة ما يتم تحديد سرعتها من خلال التردد الصناعي لشبكة الطاقة.

تشير قيمته القياسية البالغة 50 هرتز إلى خمسين فترة تذبذب في ثانية واحدة. في دقيقة واحدة ، يزيد عددهم 60 مرة ويصبح 50 × 60 = 3000 دورة. يدور الدوار بنفس عدد المرات تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي المطبق.

إذا قمت بتغيير قيمة تردد التيار الكهربائي المطبق على الجزء الثابت ، فيمكنك ضبط سرعة دوران الدوار والمحرك المتصل به. هذا المبدأ هو أساس التحكم في المحركات الكهربائية.

أنواع محولات التردد

حسب التصميم ، محولات التردد هي:

1. نوع الحث.

2. الإلكترونية.

محركات غير متزامنة المصنعة وفقًا للمخطط مع دوار الطور وبدأت في وضع المولد ، ممثلون من النوع الأول. أثناء التشغيل ، تتميز بكفاءة منخفضة وتتميز بكفاءة منخفضة.لذلك ، لم يتم العثور على تطبيقات واسعة في الإنتاج ونادرًا ما يتم استخدامها.

تسمح طريقة تحويل التردد الإلكتروني بالتنظيم السلس للسرعة لكل من الآلات غير المتزامنة والمتزامنة. في هذه الحالة ، يمكن تطبيق أحد مبدأي التحكم:

1. وفقًا لخاصية محددة مسبقًا لاعتماد سرعة الدوران على التردد (V / f) ؛

2. طريقة مكافحة ناقلات الأمراض.

الطريقة الأولى هي الأبسط والأقل مثالية ، والثانية تستخدم للتحكم الدقيق في سرعات الدوران للمعدات الصناعية الهامة.

ميزات التحكم في ناقل تحويل التردد

الاختلاف بين هذه الطريقة هو التفاعل ، وتأثير جهاز التحكم في المحول على «ناقل الفضاء» للتدفق المغناطيسي الذي يدور مع تردد مجال الدوار.

يتم إنشاء خوارزميات للمحولات للعمل على هذا المبدأ بطريقتين:

1. تحكم بدون جهاز استشعار.

2. تنظيم التدفق.

تعتمد الطريقة الأولى على تحديد اعتماد معين على تعاقب التسلسلات تعديل عرض النبضة (PWM) العاكس للخوارزميات المحددة مسبقًا. في هذه الحالة ، يتم التحكم في سعة وتردد جهد خرج المحول عن طريق الانزلاق الحالي والحمل ، ولكن بدون استخدام التغذية المرتدة لسرعة الدوار.

تستخدم هذه الطريقة عند التحكم في عدة محركات كهربائية متصلة بالتوازي مع محول التردد.يتضمن التحكم في التدفق مراقبة تيارات التشغيل داخل المحرك مع تحللها إلى مكونات نشطة ومتفاعلة وإجراء تعديلات على تشغيل المحول لضبط السعة والتردد والزاوية لناقلات جهد الخرج.

هذا يحسن دقة المحرك ويزيد من حدود ضبطه. يزيد استخدام التحكم في التدفق من قدرات المحركات التي تعمل بسرعات منخفضة مع أحمال ديناميكية عالية ، مثل رافعات الرافعات أو آلات اللف الصناعية.

يسمح استخدام تقنية المتجه بتنفيذ التحكم الديناميكي في عزم الدوران ثلاث مراحل محركات غير متزامنة. 

دائرة مكافئة

يمكن تمثيل الدائرة الكهربائية الأساسية المبسطة للمحرك الحثي على النحو التالي.

يتم تطبيق الجهد الكهربي u1 على لفات الجزء الثابت ، والتي لها مقاومة نشطة R1 ومقاومة استقرائية X1. إنه ، للتغلب على مقاومة فجوة الهواء Xv ، يتحول إلى ملف دوار ، مما يتسبب في تيار يتغلب على مقاومته.

دارة مكافئة لدائرة متجهية

يساعد بنائه على فهم العمليات التي تحدث في المحرك التعريفي.

تنقسم طاقة تيار الجزء الثابت إلى قسمين:

• iµ - قسم تشكيل التدفق ؛

• iw - مكون توليد اللحظة.

في هذه الحالة ، يكون للعضو الدوار مقاومة نشطة تعتمد على الانزلاق R2 / s.

للتحكم بدون أجهزة استشعار ، يتم قياس ما يلي:

• الجهد u1 ؛

• الحالي i1.

وفقًا لقيمهم ، يحسبون:

• iµ - مكون التدفق الذي يشكل التدفق ؛

• iw - قيمة عزم الدوران.

تتضمن خوارزمية الحساب الآن دائرة مكافئة إلكترونية لمحرك تحريضي مع منظمات تيار ، والتي تأخذ في الاعتبار ظروف تشبع المجال الكهرومغناطيسي وفقدان الطاقة المغناطيسية في الفولاذ.

يدور كلا مكوني المتجهات الحالية ، المختلفين في الزاوية والسعة ، مع نظام إحداثيات الدوار ويصبحان نظام توجيه ثابت للجزء الثابت.

وفقًا لهذا المبدأ ، يتم ضبط معلمات محول التردد وفقًا لحمولة المحرك التعريفي.

مبدأ تشغيل محول التردد

يعتمد هذا الجهاز ، الذي يسمى أيضًا العاكس ، على تغيير مزدوج في شكل موجة مصدر الطاقة الرئيسي.

في البداية ، يتم تغذية الجهد الصناعي إلى مقوم ذي صمامات ثنائية قوية تزيل التوافقيات الجيبية ولكنها تترك تموجات الإشارة. لإزالتها ، يتم توفير بنك مكثف مع محاثة (مرشح LC) ، والذي يوفر شكلًا مستقرًا وسلسًا للجهد المعدل.

تنتقل الإشارة بعد ذلك إلى دخل محول التردد ، وهو عبارة عن دائرة جسر ثلاثية الطور مكونة من ستة الترانزستورات السلطة سلسلة IGBT أو MOSFET مع ثنائيات حماية الجهد العكسي. الثايرستور المستخدم سابقًا لهذه الأغراض ليس لديه سرعة كافية ويعمل مع اضطرابات كبيرة.

لتشغيل وضع "الفرامل" للمحرك ، يمكن تركيب ترانزستور متحكم فيه بمقاوم قوي يبدد الطاقة في الدائرة. تسمح هذه التقنية بإزالة الجهد الناتج عن المحرك لحماية مكثفات المرشح من الشحن الزائد والتلف.

تتيح لك طريقة التحكم في التردد المتجه للمحول إنشاء دوائر تقوم بالتحكم التلقائي في الإشارة من أنظمة ACS. يستخدم نظام إدارة لهذا:

1. السعة.

2. PWM (محاكاة عرض النبض).

تعتمد طريقة التحكم في السعة على تغيير جهد الدخل ، وتستند PWM على خوارزمية لتبديل ترانزستورات الطاقة بجهد دخل ثابت.

مع تنظيم PWM ، يتم إنشاء فترة تعديل الإشارة عندما يتم توصيل لف الجزء الثابت بترتيب صارم إلى المحطات الموجبة والسالبة للمقوم.

نظرًا لأن تردد ساعة المولد مرتفع جدًا ، فعند لف المحرك الكهربائي ، الذي يتمتع بمقاومة استقرائية ، يتم تنعيمها إلى موجة جيبية عادية.

تزيد طرق التحكم في PWM من التخلص من فقد الطاقة وتوفر كفاءة تحويل عالية بسبب التحكم المتزامن في التردد والسعة. لقد أصبحت متاحة بسبب تطوير تقنيات التحكم في الثايرستور المؤمنة كهربائياً من سلسلة GTO أو العلامات التجارية ثنائية القطب من ترانزستورات IGBT ذات البوابة المعزولة.

تظهر مبادئ إدراجها للتحكم في محرك ثلاثي الطور في الصورة.

يتم توصيل كل من الـ IGBT الست في دائرة موازية إلى الصمام الثنائي الحالي العكسي. في هذه الحالة ، يمر التيار النشط للمحرك التعريفي عبر دائرة الطاقة لكل ترانزستور ، ويتم توجيه مكونه التفاعلي عبر الثنائيات.

من أجل القضاء على تأثير الضوضاء الكهربائية الخارجية على تشغيل العاكس والمحرك ، يمكن أن تشمل دائرة محول التردد مرشح تقليل الضوضاءتصفية:

• التداخل الراديوي؛

• التفريغ الكهربائي الناتج عن تشغيل المعدات.

يتم الإشارة إلى هذه بواسطة وحدة التحكم ويتم استخدام الأسلاك المحمية بين المحرك ومحطات خرج العاكس لتقليل الصدمات.

لتحسين دقة تشغيل المحركات غير المتزامنة ، تشتمل دائرة التحكم في محولات التردد على:

• إدخال الاتصال مع قدرات واجهة متقدمة ؛

• تحكم مدمج

• شريحة ذاكرة؛

• برمجة؛

• شاشة LED إعلامية توضح معلمات الإخراج الرئيسية ؛

• مروحية الفرامل وفلتر EMC المدمج ؛

• نظام تبريد الدائرة يعتمد على النفخ بمراوح ذات موارد متزايدة ؛

• وظيفة تسخين المحرك بالتيار المباشر وبعض الاحتمالات الأخرى.

مخططات الأسلاك التشغيلية

تم تصميم محولات التردد للعمل مع شبكات أحادية الطور أو ثلاثية الطور. ومع ذلك ، إذا كانت هناك مصادر صناعية للتيار المباشر بجهد 220 فولت ، فيمكن تشغيل المحولات منها.

تم تصميم النماذج ثلاثية الطور لجهد التيار الكهربائي 380 فولت وتغذيته بالمحرك الكهربائي. يتم تشغيل المحولات أحادية الطور بجهد 220 فولت ويتم توزيع ثلاث مراحل للإخراج بمرور الوقت.

يمكن تنفيذ مخطط توصيل محول التردد بالمحرك وفقًا للمخططات:

• النجوم.

• مثلث.

يتم تجميع لفات المحرك في «نجمة» للمحول ، تغذيها شبكة ثلاثية الطور من 380 فولت.

وفقًا لمخطط "دلتا" ، يتم تجميع ملفات المحرك عند توصيل محول الطاقة بشبكة أحادية الطور بجهد 220 فولت.

عند اختيار طريقة لتوصيل محرك كهربائي بمحول تردد ، يجب الانتباه إلى نسبة الطاقة التي يمكن لمحرك قيد التشغيل إنشاؤها في جميع الأوضاع ، بما في ذلك البداية البطيئة والمحملة ، مع إمكانات العاكس.

من المستحيل التحميل الزائد باستمرار على محول التردد ، وسيضمن احتياطي صغير من طاقة الخرج تشغيله على المدى الطويل وبدون مشاكل.