كيف يؤثر VFD على الإجهاد الميكانيكي على المحرك؟

مرحبًا يا من هناك! كمورد VFD (محرك التردد المتغير) ، رأيت بشكل مباشر كيف يمكن أن يكون لهذه الأجهزة الأنيقة تأثير كبير على الإجهاد الميكانيكي للمحركات. لذلك ، دعنا نحفر في كيفية تأثير VFD على الإجهاد الميكانيكي على المحرك.

ما هو VFD على أي حال؟

قبل أن نقفز إلى جزء الإجهاد الميكانيكي ، دعونا نذهب بسرعة إلى ماهية VFD. VFD هو جهاز يتحكم في سرعة المحرك الكهربائي عن طريق تغيير التردد والجهد الموفر له. يشبه مفتاح باهت لمحركك ، مما يتيح لك ضبط سرعته وفقًا لاحتياجاتك. سواء كنت تديرثلاث مرحلة VFDلإعداد صناعي أو أمحرك السرعة المتغير لمحرك المرحلة الواحدةلتطبيق أصغر ، توفر VFDs الكثير من المرونة.

كيف تقلل VFDs من الإجهاد الميكانيكي

بداية ناعمة

واحدة من أكبر الطرق التي يقلل VFD من الإجهاد الميكانيكي هي من خلال البداية الناعمة. عندما يبدأ المحرك مباشرة عبر الخط (بدون VFD) ، فإنه يعاني من تدخل كبير من التيار. يمكن أن تسبب هذه الزيادة المفاجئة الكثير من الضغط الميكانيكي على مكونات المحرك ، مثل المحامل ، والأعمدة ، والقران. إنه يشبه ضرب قدمك على دواسة الغاز في السيارة - فهو يضع الكثير من الضغط على المحرك ومحرك.

مع VFD ، يبدأ المحرك تدريجيا. يقوم VFD بتكثيف التردد والجهد ببطء ، مما يسمح للمحرك بالوصول إلى سرعة التشغيل بسلاسة. تقلل هذه البداية اللطيفة من الإجهاد على المكونات الميكانيكية ، والتي يمكن أن تمدد عمر المحرك وتقلل من تكاليف الصيانة. على سبيل المثال ، في نظام حزام النقل ، يمكن أن تمنع بداية ناعمة الحزام من الرجيج وتقليل البلى على البكرات والمحامل.

التحكم في السرعة

هناك طريقة أخرى تساعد VFD في الإجهاد الميكانيكي وهي توفير التحكم الدقيق للسرعة. في العديد من التطبيقات ، لا تحتاج المحركات إلى الركض بأقصى سرعة طوال الوقت. على سبيل المثال ، قد تحتاج المروحة في نظام التهوية إلى تشغيل نصف السرعة فقط معظم الوقت. باستخدام VFD لضبط سرعة المحرك ، يمكنك تقليل الإجهاد الميكانيكي على شفرات المروحة والمحرك نفسه.

يقلل تشغيل محرك بسرعة أقل أيضًا من قوى الطرد المركزي التي تعمل على الأجزاء الدوارة. يمكن أن تسبب هذه القوى الاهتزازات والإجهاد على المحامل والأعمدة. من خلال الحفاظ على السرعة قيد الاختيار ، يمكنك تقليل هذه المشكلات إلى الحد الأدنى وضمان عملية أكثر موثوقية. أ3.7kw VFDيمكن أن يكون اختيارًا رائعًا للتطبيقات التي تحتاج فيها للتحكم في سرعة المحرك في هذا النطاق.

التحكم في عزم الدوران

توفر VFDs أيضًا التحكم في عزم الدوران ، وهو أمر بالغ الأهمية لتقليل الإجهاد الميكانيكي. عزم الدوران هو القوة الدورية التي ينتجها المحرك. في بعض التطبيقات ، مثل المضخات والضواغط ، يمكن أن يختلف الحمل على المحرك. بدون VFD ، قد يضطر المحرك إلى إنتاج عزم دوران أكثر من اللازم ، مما قد يؤدي إلى زيادة الإجهاد الميكانيكي.

يمكن لـ VFD ضبط إخراج عزم الدوران للمحرك بناءً على الحمل. عندما يكون الحمل خفيفًا ، يقلل VFD عزم الدوران ، مما يقلل من الإجهاد على مكونات المحرك. عندما يزداد الحمل ، يمكن لـ VFD زيادة عزم الدوران لتلبية الطلب. يساعد هذا التحكم في عزم الدوران الديناميكي على إبقاء المحرك يعمل بكفاءة ويقلل من البلى.

زيادة محتملة في الإجهاد الميكانيكي

التوافقيات

بينما تقدم VFDs العديد من الفوائد من حيث الحد من الإجهاد الميكانيكي ، يمكنها أيضًا تقديم بعض المشكلات. واحد من هذه هو التوافقيات. تستخدم VFDs إلكترونيات الطاقة لتحويل طاقة التيار المتردد الواردة إلى DC ثم العودة إلى التيار المتردد بتردد متغير. يمكن أن تولد هذه العملية التوافقيات ، وهي ترددات كهربائية هي مضاعفات التردد الأساسي.

يمكن أن تسبب هذه التوافقيات حرارة إضافية واهتزازات في المحرك. يمكن أن تزيد الحرارة من درجة حرارة لفائف المحرك ، مما قد يقلل من عمر العزل ويزيد من خطر الفشل. يمكن أن تتسبب الاهتزازات أيضًا في الإجهاد الميكانيكي على مكونات المحرك ، وخاصة المحامل والأعمدة. ومع ذلك ، غالبًا ما تأتي VFDs الحديثة مع مرشحات مدمجة لتقليل المحتوى التوافقي وتقليل هذه المشكلات.

صدى

مشكلة أخرى محتملة هي الرنين. يحدث الرنين عندما يتطابق تواتر إخراج VFD مع التردد الطبيعي للمحرك أو النظام الميكانيكي الذي يقوده. عندما يحدث هذا ، يمكن تضخيم الاهتزازات ، مما يسبب الإجهاد الميكانيكي المفرط.

لتجنب الرنين ، من المهم حجم الحجم بشكل صحيح وتحديد VFD والمحرك. يجب أن يكون VFD قادرًا على العمل على مجموعة واسعة من الترددات لتجنب التعثر في تردد الرنين. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تصميم النظام الميكانيكي للحصول على تردد طبيعي خارج نطاق تشغيل VFD.

أمثلة في العالم الحقيقي

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة في العالم الحقيقي لكيفية تأثير VFDs على الإجهاد الميكانيكي.

أنظمة HVAC

في أنظمة التدفئة (التدفئة ، التهوية ، وتكييف الهواء) ، تُستخدم VFDs بشكل شائع للتحكم في سرعة المشجعين والمضخات. باستخدام VFD ، يمكن للنظام ضبط تدفق الهواء وتدفق المياه بناءً على الطلب الفعلي. هذا لا يوفر الطاقة فحسب ، بل يقلل أيضًا من الضغط الميكانيكي على المشجعين والمضخات.

على سبيل المثال ، في مبنى مكتبي كبير ، يمكن التحكم في مراوح التهوية بواسطة VFD. خلال ساعات الذروة ، عندما يكون هناك عدد أقل من الأشخاص في المبنى ، يمكن للجماهير الركض بسرعة أقل. هذا يقلل من التوتر على شفرات المروحة والمحرك ، ويوفر أيضًا الطاقة.

المضخات الصناعية

في التطبيقات الصناعية ، غالبًا ما تستخدم المضخات لتحريك السوائل. يمكن استخدام VFD للتحكم في سرعة المضخة بناءً على معدل التدفق المطلوب. هذا يساعد على تقليل الإجهاد الميكانيكي على المكره والمحامل والأختام للمضخة.

على سبيل المثال ، في محطة معالجة المياه ، يمكن استخدام VFD للتحكم في سرعة المضخات التي تحرك المياه من خلال عملية المعالجة. عن طريق ضبط السرعة وفقًا لمعدل تدفق المياه ، يمكن للمضخة أن تعمل بشكل أكثر كفاءة وبضغوط ميكانيكية أقل.

خاتمة

في الختام ، يمكن أن يكون لـ VFDs تأثير كبير على الإجهاد الميكانيكي للمحركات. من ناحية ، توفر العديد من الفوائد مثل البدء الناعم ، والتحكم في السرعة ، والتحكم في عزم الدوران ، والتي يمكن أن تقلل من الإجهاد على مكونات المحرك وتمديد عمرها. من ناحية أخرى ، يمكنهم تقديم مشكلات مثل التوافقيات والرنين ، والتي تحتاج إلى إدارة بعناية.

إذا كنت تفكر في استخدام VFD لتطبيق المحرك الخاص بك ، فمن المهم اختيار VFD الصحيح والتأكد من تثبيته وتكوينه بشكل صحيح. كمورد VFD ، أنا هنا لمساعدتك في اتخاذ الخيار الصحيح والتأكد من أن محركك يعمل بسلاسة وكفاءة. إذا كان لديك أي أسئلة أو كنت مهتمًا بشراء VFD ، فلا تتردد في التواصل معي للدردشة حول احتياجاتك المحددة وكيف يمكننا العمل معًا للحصول على أفضل حل لتطبيقك.

مراجع

• Fitzgerald ، AE ، Kingsley ، C. ، & Umans ، SD (2003). الآلات الكهربائية. ماكجرو هيل.
• Krause ، PC ، Wasynczuk ، O. ، & Sudhoff ، SD (2002). تحليل الآلات الكهربائية وأنظمة القيادة. Wiley-Interscience.
• تشابمان ، SJ (2012). أساسيات الآلات الكهربائية. ماكجرو هيل.