طرق زيادة التردد الحالي

الطريقة الأكثر شيوعًا لزيادة (أو تقليل) تردد التيار اليوم هي استخدام محول التردد. تتيح محولات التردد إمكانية الحصول على تيار متناوب أحادي الطور أو ثلاثي الطور بتردد صناعي (50 أو 60 هرتز) بالتردد المطلوب ، على سبيل المثال من 1 إلى 800 هرتز ، إلى طاقة أحادية الطور أو ثلاثية. محركات الطور.

إلى جانب محولات التردد الإلكترونية ، من أجل زيادة تردد التيار ، تُستخدم أيضًا محولات تردد الحث الكهربائي ، حيث ، على سبيل المثال ، يعمل محرك غير متزامن مع دوار الجرح جزئيًا في وضع المولد. هناك أيضًا مظلات - مولدات محرك ، والتي سيتم مناقشتها أيضًا في هذه المقالة.

محولات التردد الإلكترونية

تسمح لك محولات التردد الإلكترونية بالتحكم بسلاسة في سرعة المحركات المتزامنة وغير المتزامنة بسبب الزيادة السلسة في تردد خرج المحول إلى القيمة المحددة. يتم توفير أبسط نهج من خلال تعيين خاصية V / f ثابتة ، وتستخدم الحلول الأكثر تقدمًا التحكم في المتجهات.

محولات الترددعادةً ما يشتمل على مقوم يحول التيار المتردد لتردد الطاقة إلى تيار مباشر ؛ بعد المعدل ، يوجد عاكس في أبسط أشكاله ، يعتمد على PWM ، والذي يحول الجهد الثابت إلى تيار تحميل متناوب ، ويتم تعيين التردد والسعة بالفعل من قبل المستخدم ، ويمكن أن تختلف هذه المعلمات عن معلمات الشبكة الخاصة بـ الإدخال لأعلى أو لأسفل.

غالبًا ما تكون وحدة الإخراج لمحول التردد الإلكتروني عبارة عن جسر ثايرستور أو ترانزستور يتكون من أربعة أو ستة مفاتيح تشكل التيار اللازم لتزويد الحمل ، ولا سيما المحرك الكهربائي. يضاف مرشح EMC إلى الإخراج لتخفيف الضوضاء في جهد الخرج.

كما ذكر أعلاه ، يستخدم محول التردد الإلكتروني الثايرستور أو الترانزستورات كمفاتيح لتشغيله. يتم استخدام وحدة المعالجات الدقيقة للتحكم في المفاتيح ، والتي تعمل كوحدة تحكم وفي نفس الوقت تؤدي عددًا من وظائف التشخيص والحماية.

وفي الوقت نفسه ، لا تزال محولات التردد من فئتين: المحولات المباشرة والمقرونة بالتيار المستمر. عند الاختيار بين هاتين الفئتين ، يتم تقييم مزايا وعيوب كلا النوعين وتحديد مدى ملاءمة أحدهما أو الآخر لحل مشكلة ملحة.

الاتصال المباشر

تتميز المحولات المزدوجة المباشرة بحقيقة أنها تستخدم مقومًا متحكمًا فيه ، حيث تقوم مجموعات من الثايرستور بالتسلسل ، وفتح ، وتبديل الحمل ، على سبيل المثال ، لفات المحرك ، مباشرة إلى شبكة الإمداد.

نتيجة لذلك ، يتم الحصول على بتات من الموجة الجيبية لجهد الشبكة عند الخرج ، ويصبح تردد الخرج المكافئ (للمحرك) أقل من الشبكة ، في حدود 60٪ منه ، أي من 0 إلى 36 هرتز لكل 60 هرتز. مدخل.

لا تسمح هذه الخصائص بتغيير معلمات المعدات في الصناعة على نطاق واسع ، وبالتالي فإن الطلب على هذه الحلول منخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يصعب التحكم في الثايرستور غير القابل للقفل ، وتصبح تكلفة الدوائر أعلى وهناك الكثير من الضوضاء عند الإخراج ، وهناك حاجة إلى المعوضات ، ونتيجة لذلك ، تكون الأبعاد عالية والكفاءة منخفضة.

اتصال DC

أفضل بكثير في هذا الصدد هي محولات التردد مع اتصال تيار مباشر واضح ، حيث يتم أولاً تصحيح التيار المتردد ، وتصفيته ، ثم مرة أخرى من خلال دائرة مفاتيح إلكترونية ، يتم تحويله إلى تيار متناوب للتردد والسعة المطلوبين. هنا يمكن أن يكون التردد أعلى من ذلك بكثير. بالطبع ، يقلل التحويل المزدوج إلى حد ما من الكفاءة ، لكن معلمات تردد الإخراج تتطابق ببساطة مع متطلبات المستخدم.

للحصول على موجة جيبية نقية على لفات المحرك ، يتم استخدام دائرة عاكس ، يتم فيها الحصول على جهد الشكل المطلوب بفضل تعديل عرض النبضة (PWM)... المفاتيح الإلكترونية هنا هي ثايرستور مغلق أو ترانزستورات IGBT.

تتحمل الثايرستور التيارات النبضية الكبيرة ، مقارنةً بالترانزستورات ، ولهذا يلجأون بشكل متزايد إلى دوائر الثايرستور ، سواء في محولات الاتصال المباشر أو في المحولات ذات الارتباط الوسيط DC ، تصل الكفاءة إلى 98٪.

من أجل الإنصاف ، نلاحظ أن محولات التردد الإلكترونية لشبكة الطاقة هي حمولة غير خطية وتولد توافقيات أعلى فيها ، مما يؤدي إلى تدهور جودة الطاقة.

مولد المحرك (مظلم)

من أجل تحويل الكهرباء من أحد أشكالها إلى أخرى ، على وجه الخصوص ، لزيادة وتيرة التيار ، دون الحاجة إلى اللجوء إلى الحلول الإلكترونية ، يتم استخدام ما يسمى بـ umformers - مولدات المحركات -. تعمل هذه الآلات كموصل للكهرباء ، ولكن لا يوجد في الواقع تحويل مباشر للكهرباء ، كما هو الحال في محول أو محول تردد إلكتروني ، على هذا النحو.

الخيارات التالية متاحة هنا:

• يمكن تحويل التيار المباشر إلى تيار متناوب بجهد أعلى وتردد مطلوب ؛

• يمكن الحصول على التيار المباشر من التيار المتردد ؛

• التحويل الميكانيكي المباشر للتردد بزيادته أو نقصانه ؛

• الحصول على تيار ثلاثي الطور بالتردد المطلوب من تيار أحادي الطور عند تردد التيار الكهربائي.

في شكله المتعارف عليه ، يعتبر المولد المحرك محركًا كهربائيًا يتصل عمودها مباشرة بالمولد. يتم تثبيت جهاز استقرار عند خرج المولد لتحسين معلمات التردد والسعة للكهرباء المولدة.

في بعض نماذج المظلات ، يحتوي المحرك على ملفات ومحرك ومولد معزولة جلفانيا، والتي يتم توصيل أسلاكها بالمجمع وحلقات الإخراج ، على التوالي.

في الإصدارات الأخرى ، توجد ملفات مشتركة لكلا التيارين ، على سبيل المثال ، لا يوجد جامع به حلقات انزلاقية لتحويل عدد المراحل ، ولكن يتم عمل الصنابير ببساطة من لف الجزء الثابت لكل مرحلة من مراحل الإخراج.لذلك تقوم آلة الحث بتحويل تيار أحادي الطور إلى تيار ثلاثي الطور (متطابق بشكل أساسي مع زيادة التردد).

لذلك ، يسمح لك مولد المحرك بتحويل نوع التيار والجهد والتردد وعدد المراحل. حتى السبعينيات من القرن الماضي ، تم استخدام المحولات من هذا النوع في المعدات العسكرية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، حيث تم تشغيل أجهزة المصابيح على وجه الخصوص. يتم تزويد المحولات أحادية الطور وثلاثية الطور بجهد ثابت يبلغ 27 فولت ، ويكون الناتج جهدًا متناوبًا يبلغ 127 فولتًا و 50 هرتزًا أحادي الطور أو 36 فولتًا و 400 هرتز ثلاثي الأطوار.

تصل قوة هذه المحولات إلى 4.5 كيلو فولت أمبير. تستخدم آلات مماثلة في القاطرات الكهربائية ، حيث يتم تحويل جهد مباشر من 50 فولت إلى جهد متناوب 220 فولت بتردد يصل إلى 425 هرتز لتشغيل مصابيح الفلورسنت و 127 فولت 50 هرتز لتشغيل ماكينات حلاقة الركاب. غالبًا ما تم استخدام أجهزة الكمبيوتر الأولى من قبل المظلات لتشغيلها.

حتى يومنا هذا ، يمكن العثور على أدوات تشكيل المظلات هنا وهناك: في عربات الترولي ، وفي الترام ، وفي القطارات الكهربائية ، حيث يتم تثبيتها للحصول على جهد منخفض لتشغيل دوائر التحكم. ولكن الآن تم استبدالها بالكامل تقريبًا بواسطة حلول أشباه الموصلات (الثايرستور) والترانزستورات).

تعد محولات المولدات ذات المحركات ذات قيمة لعدد من المزايا. أولاً ، إنه عزل كلفاني موثوق لدوائر طاقة الإخراج والمدخلات. ثانيًا ، الإخراج هو أنقى موجة جيبية بدون تشويه أو ضوضاء. الجهاز بسيط للغاية في التصميم وبالتالي فإن الصيانة شديدة الحيلة.

هذه طريقة سهلة للحصول على جهد ثلاثي الطور. يعمل القصور الذاتي للدوار على تلطيف الارتفاعات الحالية عندما تتغير معلمات الحمل فجأة.وبالطبع ، من السهل جدًا إعادة الكهرباء هنا.

لا يخلو من عيوبه. تحتوي المظلات على أجزاء متحركة وبالتالي فإن مواردها محدودة. الكتلة والوزن ووفرة المواد ، ونتيجة لذلك ، سعر مرتفع. عمل صاخب ، اهتزازات. الحاجة إلى التشحيم المتكرر للمحامل ، وتنظيف المجمعات ، واستبدال الفرشاة. الكفاءة في حدود 70٪.

على الرغم من العيوب ، لا تزال مولدات المحركات الميكانيكية تستخدم في صناعة الطاقة الكهربائية لتحويل القوى الكبيرة. في المستقبل ، قد تساعد مولدات المحركات في مطابقة شبكات 60 و 50 هرتز أو توفير شبكات ذات متطلبات جودة طاقة متزايدة. يمكن تشغيل اللفات الدوارة للآلة في هذه الحالة من محول تردد الحالة الصلبة منخفض الطاقة.