يُذكركم مُورِّد مُحوِّلات التردد الخاصة بالرافعات بأن مقاومات الفرامل تُستخدم دائمًا في أنظمة التحكم الصناعي اليومية للرافعات. يُطلق عليها البعض أيضًا اسم مقاومات الفرامل. ما وظيفتها في النظام الكهربائي للرافعات؟ كما تستخدم بعض الرافعات وحدة فرامل (مُفرمة فرامل)، فما العلاقة بينها وبين مقاوم الفرامل؟ سنتحدث اليوم بالتفصيل عن وظائف ومبادئ عمل مقاومات الفرامل ووحدات الفرامل.
طريقة كبح استهلاك طاقة الرافعة
مقاومة الكبح، باختصار، وظيفتها هي "توليد الحرارة". وبعبارة أخرى، هي تحويل الطاقة الكهربائية الزائدة إلى طاقة حرارية واستهلاكها.
هناك أنواع عديدة من مقاومات الفرامل من حيث البنية، بما في ذلك مقاومات الفرامل المموجة، ومقاومات الفرامل ذات الغلاف الألومنيومي، ومقاومات الفرامل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وغيرها. يعتمد الاختيار على بيئة العمل، ولكل منها مزاياها وعيوبها.
يمكننا أيضًا تلخيص وظيفته بكلمة واحدة: "مفتاح". نعم، إنه في الواقع مفتاح أكثر تطورًا. بخلاف المفاتيح العادية، فهو داخليًا ترانزستور GTR عالي القدرة. يمكنه تمرير تيار كبير، ويمكن تشغيله وإيقافه بتردد تشغيل عالٍ، وزمن تشغيله بالملي ثانية.
بعد الحصول على فهم عام لمقاومة الكبح ووحدة الكبح، دعونا الآن نلقي نظرة على مخطط توصيلها مع محول التردد.
طريقة كبح استهلاك طاقة الرافعة
بشكل عام، تحتوي العاكسات ذات الطاقة المنخفضة على وحدة كبح مدمجة في العاكس، لذلك يمكنك توصيل مقاومة الكبح مباشرة بأطراف العاكس.
دعونا أولاً نفهم نقطتين معرفيتين.
أولاً، يبلغ جهد ناقل الحركة العادي لمحول التردد حوالي 540 فولت تيار مستمر (طراز 380 فولت تيار متردد). عند تشغيل المحرك، يتجاوز جهد الناقل 540 فولت، مع حد أقصى مسموح به يتراوح بين 700 و800 فولت. في حال تجاوز هذا الحد الأقصى لفترة طويلة أو بشكل متكرر، سيتلف محول التردد. لذلك، تُستخدم وحدات الكبح ومقاومات الكبح لاستهلاك الطاقة لمنع ارتفاع جهد الناقل.
ثانيًا، هناك حالتان يمكن أن ينتقل فيهما المحرك من الحالة الكهربائية إلى حالة التوليد:
أ. التباطؤ السريع أو وقت التباطؤ القصير جدًا للأحمال ذات القصور الذاتي العالي.
ب- دائمًا في وضع توليد الطاقة عند رفع الحمل وخفضه.
آلية رفع الرافعة هي الوقت الذي يتوقف فيه تباطؤ الرفع والخفض، والوقت الذي يكون فيه المحرك في حالة توليد الطاقة أثناء خفض الأحمال الثقيلة. يمكنك التفكير في آلية التحويل بنفسك.
آلية عمل وحدة الكبح:
أ. عند تباطؤ المحرك الكهربائي تحت تأثير قوة خارجية، يعمل في حالة توليد، منتجًا طاقة متجددة. يتم تصحيح القوة الدافعة الكهربائية ثلاثية الطور الناتجة عنه بواسطة جسر ثلاثي الطور مُتحكم به بالكامل، يتكون من ستة ثنائيات حرة الحركة، في قسم العاكس بمحول التردد، مما يزيد باستمرار من جهد ناقل التيار المستمر داخل محول التردد.
ب- عندما يصل جهد التيار المستمر إلى جهد معين (جهد بدء وحدة الفرامل، مثل DC690V)، يفتح أنبوب مفتاح الطاقة لوحدة الفرامل ويتدفق التيار إلى مقاومة الفرامل.
ج- تعمل مقاومة الكبح على إطلاق الحرارة، وامتصاص الطاقة المتجددة، وتقليل سرعة المحرك، وخفض جهد ناقل التيار المستمر لمحول التردد.
د. عند انخفاض جهد ناقل التيار المستمر إلى جهد معين (جهد توقف وحدة الكبح مثل DC690V)، يُطفأ ترانزستور الطاقة الخاص بوحدة الكبح. في هذه الحالة، لا يتدفق تيار الكبح عبر المقاوم، ويُبدد مقاوم الكبح الحرارة تلقائيًا، مما يُخفض درجة حرارته.
هـ. عندما يرتفع جهد ناقل التيار المستمر مرة أخرى لتنشيط وحدة الكبح، ستكرر وحدة الكبح العملية المذكورة أعلاه لموازنة جهد الناقل وضمان التشغيل العادي للنظام.
نظرًا لقصر مدة تشغيل وحدة الكبح، فإن زمن التشغيل قصير جدًا في كل مرة، وارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل بعيد عن الاستقرار؛ كما أن الفاصل الزمني بعد كل تشغيل أطول، وخلاله تكون درجة الحرارة كافية للانخفاض إلى نفس مستوى درجة الحرارة المحيطة. وبالتالي، ستنخفض القدرة المقدرة لمقاومة الكبح بشكل كبير، وينخفض سعرها أيضًا تبعًا لذلك؛ بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لوجود IGBT واحد فقط بوقت كبح يبلغ مستوى مللي ثانية، يجب أن تكون مؤشرات الأداء المؤقتة لتشغيل وإيقاف ترانزستور الطاقة منخفضة، وحتى زمن الإيقاف مطلوب أن يكون قصيرًا قدر الإمكان لتقليل جهد نبضة الإيقاف وحماية ترانزستور الطاقة؛ آلية التحكم بسيطة نسبيًا وسهلة التنفيذ. نظرًا للمزايا المذكورة أعلاه، تُستخدم على نطاق واسع في أحمال الطاقة الكامنة مثل الرافعات وفي المواقف التي تتطلب كبحًا سريعًا ولكن للعمل قصير المدى.