في نظام القيادة المكوّن من شبكة الطاقة، ومحوّل التردد، والمحرك، والحمل، يمكن نقل الطاقة ثنائي الاتجاه. عندما يكون المحرك في وضع التشغيل، تنتقل الطاقة الكهربائية من الشبكة إلى المحرك عبر محوّل التردد، حيث تُحوّل إلى طاقة ميكانيكية لتشغيل الحمل، وبالتالي يمتلك الحمل طاقة حركية أو كامنة. عندما يُطلق الحمل هذه الطاقة لتغيير حالة الحركة، يُشغّل المحرك بواسطة الحمل ويدخل وضع تشغيل المولد، محولاً الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ثم يُعيدها إلى محوّل التردد الأمامي. تُسمى هذه الطاقات المرتدة طاقات الكبح المتجددة، والتي يمكن إرجاعها إلى الشبكة عبر محوّل التردد أو استهلاكها في مقاومات الكبح على ناقل التيار المستمر لمحوّل التردد (كبح استهلاك الطاقة). هناك أربع طرق شائعة لكبح محولات التردد.
1. استهلاك الطاقة الكبح
تستخدم طريقة الكبح باستهلاك الطاقة قاطعًا ومقاوم كبح، وتستخدم مجموعة مقاومة الكبح في دائرة التيار المستمر لامتصاص الطاقة الكهربائية المتجددة للمحرك، مما يحقق الكبح السريع لمحول التردد.
مزايا استهلاك الطاقة في الكبح:
بناء بسيط، لا يسبب تلوثًا لشبكة الطاقة (مقارنة بالتحكم بالتغذية الراجعة)، وتكلفة منخفضة؛
عيوب استهلاك الطاقة في الكبح
كفاءة التشغيل منخفضة، وخاصة أثناء الكبح المتكرر، مما يستهلك كمية كبيرة من الطاقة ويزيد من سعة مقاومة الكبح.
2. الكبح بالتغذية الراجعة
تعتمد طريقة الكبح بالتغذية الراجعة على تقنية العاكس النشط لتحويل الطاقة الكهربائية المتجددة إلى طاقة تيار متردد بنفس التردد والمرحلة مثل شبكة الطاقة وإعادتها إلى شبكة الطاقة، وبالتالي تحقيق الكبح.
وحدة كبح ردود الفعل الخاصة بالطاقة العاكسة
لتحقيق كبح ردود الفعل للطاقة، هناك حاجة إلى ظروف مثل التحكم في الجهد على نفس التردد والمرحلة، والتحكم في تيار ردود الفعل، وما إلى ذلك.
مزايا الكبح المرتجع
يمكن تشغيله في أربعة أرباع، وتعمل تغذية الطاقة الكهربائية على تحسين كفاءة النظام؛
عيوب الكبح بالتغذية الراجعة
١. لا يمكن استخدام طريقة الكبح الارتجاعي هذه إلا في ظل استقرار جهد الشبكة وعدم تعرضها للأعطال (بحيث لا تتجاوز تقلبات جهد الشبكة ١٠٪). لأنه أثناء تشغيل الكبح الارتجاعي لتوليد الطاقة، إذا تجاوز زمن عطل جهد الشبكة ٢ مللي ثانية، فقد يحدث عطل في التبديل وقد تتلف المكونات.
2. التلوث التوافقي لشبكة الطاقة أثناء التغذية الراجعة؛
3. التحكم المعقد والتكلفة العالية.
3. الكبح المستمر
تعريف الكبح المستمر:
يشير كبح التيار المستمر عمومًا إلى أنه عندما يقترب تردد خرج محول التردد من الصفر وتنخفض سرعة المحرك إلى قيمة معينة، يُدخل محول التردد تيارًا مستمرًا إلى لفات الجزء الثابت للمحرك غير المتزامن، مُشكِّلاً مجالًا مغناطيسيًا ساكنًا. في هذه الحالة، يكون المحرك في حالة كبح مستهلكة للطاقة، فيدور الدوار لقطع المجال المغناطيسي الساكن وتوليد عزم الكبح، مما يؤدي إلى توقف المحرك بسرعة.
يمكن استخدامه في المواقف التي تتطلب ركن السيارة بدقة أو عندما يدور محرك الفرامل بشكل غير منتظم بسبب عوامل خارجية قبل البدء.
عناصر الكبح المستمر:
قيمة جهد الكبح المستمر هي أساسًا ضبط عزم الكبح. من البديهي أنه كلما زاد قصور نظام القيادة، زادت قيمة جهد الكبح المستمر. عمومًا، يتراوح جهد الخرج المُصنّف لمحوّل تردد بجهد تيار مستمر يتراوح بين 15% و20% بين 60 و80 فولت، ويستخدم البعض النسبة المئوية لتيار الكبح؛
يشير وقت الكبح المستمر إلى الوقت الذي يستغرقه تطبيق التيار المستمر على لفات الجزء الثابت، والذي يجب أن يكون أطول قليلاً من وقت التوقف الفعلي المطلوب؛
عند انخفاض تردد تشغيل العاكس إلى حد معين، يبدأ تردد بدء تشغيل كبح التيار المستمر بالتبديل من كبح استهلاك الطاقة إلى كبح التيار المستمر، وذلك وفقًا لمتطلبات الحمل لوقت الكبح. في حال عدم وجود متطلبات صارمة، يجب ضبط تردد بدء تشغيل كبح التيار المستمر على أقل مستوى ممكن.
4. كبح ردود الفعل لحافلة التيار المستمر المشتركة
مبدأ طريقة الكبح بالتغذية الراجعة لحافلة التيار المستمر المشتركة هو أن الطاقة المتجددة للمحرك A يتم إرجاعها إلى حافلة التيار المستمر المشتركة، ثم يتم استهلاك الطاقة المتجددة بواسطة المحرك B؛
يمكن تقسيم طريقة كبح ردود الفعل لحافلة التيار المستمر المشتركة إلى نوعين: كبح ردود الفعل لحافلة التيار المستمر المشتركة المتوازنة وكبح ردود الفعل لحافلة دائرة التيار المستمر المشتركة