يُذكّركم مُورّد وحدة تغذية الطاقة المُرتدة بأهمية الاختيار الصحيح لمُحوّلات التردد لضمان التشغيل السليم لنظام التحكم في نقل الحركة للمعدات الميكانيكية، وذلك لتجنب الخسائر غير الضرورية الناجمة عن صيانة مُحوّلات التردد نتيجةً للاختيار الخاطئ. أولًا، يجب تحديد الغرض من اختيار مُحوّل التردد بوضوح. ثانيًا، يجب اختيار مُحوّل التردد المُناسب بناءً على نوع المُعدّة، وخصائص الحمل، ونطاق السرعة، ووضع التحكم، وبيئة الاستخدام، والهيكل الواقي، وغيرها من المتطلبات. وبهذه الطريقة، يكون الهدف هو تحقيق كلٍّ من تقنية الإنتاج والفوائد الاقتصادية.
1. خصائص عزم الحمل للمعدات الميكانيكية
عمليًا، تُقسّم آلات الإنتاج عادةً إلى ثلاثة أنواع بناءً على خصائص عزم الحمل المختلفة: حمل عزم ثابت، وحمل قدرة ثابت، وحمل عزم دوران منخفض. عند اختيار مُحوّل تردد، ينبغي أن تكون خصائص الحمل هي الأساس.
تقليل الحمل المميز لعزم الدوران
في مختلف المراوح ومضخات المياه والمضخات الهيدروليكية، عند دوران المكره، تكون مقاومة الهواء أو السائل ضمن نطاق سرعة معين متناسبة تقريبًا مع القوة الثانية للسرعة، ويتغير عزم الدوران وفقًا للقوة الثانية للسرعة، وتتغير قوة الحمل متناسبة مع القوة الثالثة للسرعة. يُسمى هذا النوع من الحمل حمل عزم الدوران المنخفض.
حمل طاقة ثابت
يتميز هذا النوع من الأحمال بأن عزم الدوران المطلوب TL يتناسب عكسيًا تقريبًا مع السرعة n. مع انخفاض سرعة المحرك، يزداد عزم الدوران الناتج للحمل. أي أنه ضمن نطاق السرعة، يكون عزم الدوران أكبر عند السرعات المنخفضة وأقل عند السرعات العالية، بينما تبقى قدرة خرج المحرك ثابتة. تخضع جميع مغازل أدوات آلات قطع المعادن، ومصانع الدرفلة، وآلات الورق، وآلات اللف، وآلات فك اللف، وغيرها في خطوط إنتاج الأفلام، لأحمال طاقة ثابتة.
خاصية القدرة الثابتة للحمل محدودة بنطاق معين من تغيرات السرعة. عندما تكون السرعة منخفضة جدًا، نظرًا لمحدودية القوة الميكانيكية، لا يمكن لـ TL أن يزداد بشكل لا نهائي، ويتحول إلى خاصية عزم دوران ثابت عند السرعات المنخفضة. تؤثر منطقتا القدرة الثابتة وعزم الدوران الثابت للحمل بشكل كبير على اختيار أنظمة نقل الحركة. عند تنظيم سرعة التدفق الثابت للمحرك، يبقى أقصى عزم دوران خرج مسموح به دون تغيير، وهو ما ينتمي إلى تنظيم سرعة عزم الدوران الثابت؛ في تنظيم السرعة المغناطيسي الضعيف، يتناسب أقصى عزم دوران خرج مسموح به عكسيًا مع السرعة، وهو ما ينتمي إلى تنظيم سرعة القدرة الثابتة. إذا كان نطاق تنظيم عزم الدوران الثابت وسرعة القدرة الثابتة للمحرك الكهربائي متوافقًا مع نطاق عزم الدوران الثابت وقوة الحمل، أي في حالة "المطابقة"، يتم تقليل سعة المحرك الكهربائي وسعة محول التردد إلى أدنى حد.
الخصائص الميكانيكية لأحمال القدرة الثابتة معقدة. عند تصميم النظام، يجب الانتباه إلى عدم تشغيل المحركات غير المتزامنة بسرعة تفوق سرعتها المتزامنة، وإلا فقد يتسبب ذلك في أعطال ميكانيكية مدمرة. عادةً ما تُحسب سعة محول التردد على أنها تقريبًا ضعف سعة المحرك غير المتزامن.
حمل عزم الدوران الثابت
في حمل عزم دوران ثابت، لا يعتمد عزم الحمل TL على السرعة n. عند أي سرعة، يبقى عزم الحمل TL ثابتًا أو شبه ثابت، وتزداد قدرة الحمل خطيًا مع زيادة سرعة الحمل. على سبيل المثال، تُصنف أحمال الاحتكاك، مثل الرافعات، والناقلات، وآلات قولبة الحقن، والخلاطات، والرافعات، ضمن أحمال عزم الدوران الثابت. يهدف استخدام محولات التردد للتحكم في هذه الأحمال إلى أتمتة المعدات، وتحسين إنتاجية العمل، وتحسين جودة المنتج.
عند تشغيل محول التردد لحمل عزم دوران ثابت، يجب أن يكون عزم الدوران الناتج عند السرعة المنخفضة كبيرًا بما يكفي، وأن يتمتع بسعة تحميل زائدة كافية، عادةً 150% من التيار المقنن. إذا كان من الضروري تشغيل المحرك بثبات عند سرعات منخفضة لفترة طويلة، فيجب مراعاة سعة تبديد الحرارة للمحركات غير المتزامنة لتجنب ارتفاع درجة حرارتها بشكل مفرط.
عند تصميم النظام، ينبغي الاهتمام بزيادة سعة المحركات غير المتزامنة أو سعة محولات التردد بشكل مناسب. تُحسب سعة محول التردد عادةً بمقدار 100 ضعف سعة المحرك غير المتزامن.
2. حدد طريقة التحكم المناسبة لمحول التردد بناءً على خصائص الحمل
بالإضافة إلى عملية تصنيع مُحوِّل التردد، تُعدّ طريقة التحكم المُستخدمة فيه بالغة الأهمية. تُقسّم طرق التحكم في مُحوِّلات التردد بشكل رئيسي إلى تحكم مفتوح الحلقة وتحكم مغلق الحلقة. يتميز التحكم المفتوح ببنية بسيطة وأداء موثوق، إلا أن دقة تنظيم السرعة وأداء الاستجابة الديناميكية منخفضان نسبيًا؛ بينما يُتيح التحكم مغلق الحلقة التحكم في الوقت الفعلي بناءً على تغيرات في معلمات مثل معدل التدفق، ودرجة الحرارة، والموضع، والسرعة، والضغط، وغيرها. يتميز بالاستجابة الديناميكية السريعة، إلا أنه قد يكون صعب التنفيذ ومكلفًا في بعض الأحيان. يجب على المستخدمين اختيار وضع التحكم المُناسب وفقًا لاحتياجاتهم للحصول على خصائص تنظيم السرعة المطلوبة.
3. حدد الهيكل الواقي لمحول التردد بناءً على بيئة التثبيت
عند اختيار مُحوِّل التردد، ينبغي مراعاة بيئة التركيب، بما في ذلك عوامل مثل درجة الحرارة المحيطة، والرطوبة، ومحتوى الغبار، والغازات المسببة للتآكل، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتشغيل طويل الأمد والموثوق لمُحوِّل التردد. في حال تعذر استيفاء شروط التشغيل، يجب اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة.
توفر معظم الشركات المصنعة لمحولات التردد الهياكل الوقائية الشائعة التالية للمستخدمين للاختيار من بينها.
(1) النوع المفتوح IP00، الذي يحمي جسم الإنسان من لمس الأجزاء الحية داخل محول التردد من الأمام، مناسب للتركيب على الشاشات والألواح والرفوف في خزائن التحكم الكهربائية أو الغرف الكهربائية، وخاصة للاستخدام المركزي لمحولات التردد المتعددة، ولكن لديه متطلبات عالية لبيئة التثبيت.
(2) محولات التردد IP20 وIP21 المغلقة مزودة بأغلفة، ويمكن تركيبها على جدران المباني. وهي مناسبة لمعظم بيئات التركيب الداخلية ذات الغبار ودرجة الحرارة والرطوبة المنخفضة.
(3) IP40 و IP42 المختوم مناسبان للمواقع الصناعية ذات الظروف البيئية السيئة.
(4) IP54 و IP55 محكم الغلق، مع هياكل واقية مقاومة للغبار والماء، ومناسبة للمواقع الصناعية ذات الظروف البيئية السيئة، ورذاذ الماء، والغبار، وبعض الغازات المسببة للتآكل.
يجب أن يستند اختيار نظام تنظيم سرعة التردد المتغير في موقع البناء إلى متطلبات العملية الفعلية وسيناريوهات التطبيق. يجب دراسة المزايا والعيوب بعناية، وأن يكون الاختيار منطقيًا وشاملًا. لا يمكن تشغيل نظام التحكم في سرعة التردد المتغير للتيار المتردد بأمان وموثوقية إلا باستخدام محول التردد بشكل صحيح ومرن.