في مجال التحكم في المحركات الصناعية، تلعب محركات التردد المتغير (VFDs) دورًا محوريًا في تحسين استهلاك الطاقة وتحسين أداء المحرك. باعتباري موردًا متخصصًا لوحدات VFD بقدرة 15 كيلو وات، فإنني على دراية جيدة بالتعقيدات التقنية التي تجعل هذه الأجهزة لا غنى عنها في المشهد الصناعي الحديث. أحد أهم الجوانب التي يجب فهمها عند التعامل مع VFDs هو محتواها التوافقي.
فهم التوافقيات في VFDs
التوافقيات هي ترددات هي مضاعفات التردد الأساسي لنظام الطاقة الكهربائية. في معظم أنظمة الطاقة، يكون التردد الأساسي 50 هرتز أو 60 هرتز. عندما يعمل VFD، فإنه يستخدم أجهزة تبديل أشباه الموصلات لتحويل طاقة التيار المتردد الواردة إلى طاقة تيار مستمر ومن ثم العودة إلى طاقة تيار متردد ذات تردد متغير. عملية التحويل هذه ليست مثالية، فهي تولد تيارات وجهود كهربائية عند هذه الترددات التوافقية.
يعد المحتوى التوافقي لـ VFD مصدر قلق كبير لعدة أسباب. أولاً، يمكن أن تتسبب التوافقيات المفرطة في ارتفاع درجة حرارة المعدات الكهربائية مثل المحولات والمحركات والكابلات. وذلك لأن التيارات الإضافية التي تتدفق بترددات توافقية تؤدي إلى زيادة التسخين المقاوم وفقًا للصيغة (P = I^{2}R)، حيث (P) هو تبديد الطاقة، (I) التيار، و(R) المقاومة. ثانيًا، يمكن أن تؤدي التوافقيات إلى التداخل في أنظمة الاتصالات وغيرها من المعدات الإلكترونية الحساسة، مما يتسبب في حدوث أعطال وتقليل الموثوقية.
آليات التوليد التوافقي في VFD بقدرة 15KW
يتكون VFD بقدرة 15KW عادةً من مقوم، ووصلة DC، وعاكس. تقوم مرحلة المقوم، والتي عادة ما تكون عبارة عن دائرة تعتمد على الصمام الثنائي أو الثايرستور، بتحويل طاقة التيار المتردد الواردة إلى طاقة التيار المستمر. أثناء هذا التحويل، يحدث سحب تيار غير خطي، وهو المصدر الأساسي للتوافقيات.
يقوم رابط DC بتخزين طاقة التيار المستمر ويوفر مصدر جهد ثابت للعاكس. يقوم العاكس بعد ذلك بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد بتردد متغير مناسب للتحكم في سرعة المحرك. يساهم إجراء التحويل للعاكس أيضًا في توليد التوافقيات، على الرغم من أنه عادة ما يكون بدرجة أقل مقارنة بالمقوم.
يمكن تحليل الطيف التوافقي لـ 15KW VFD باستخدام تحليل فورييه. التوافقيات الأكثر شيوعًا الناتجة عن VFD هي التوافقيات ذات الأرقام الفردية، مثل التوافقيات الثالث، والخامس، والسابع، والحادي عشر، والثالث عشر. هذه التوافقيات مهمة لأنها يمكن أن تسبب مشاكل محددة في النظام الكهربائي. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التوافقي الثالث إلى تحميل زائد محايد في أنظمة الأسلاك ثلاثية الطور، حيث أن التوافقيات الثالثة للأطوار الثلاثة جميعها موجودة في الطور في الموصل المحايد.
تأثير المحتوى التوافقي على النظام الكهربائي
إن وجود التوافقيات في 15KW VFD يمكن أن يكون له عواقب بعيدة المدى على النظام الكهربائي العام. بالإضافة إلى مشاكل السخونة الزائدة والتداخل المذكورة سابقًا، يمكن أن تؤثر التوافقيات أيضًا على عامل قدرة النظام. عامل الطاقة هو مقياس لمدى فعالية استخدام الطاقة الكهربائية، ويمكن أن يؤدي عامل الطاقة المنخفض إلى ارتفاع تكاليف الطاقة للمستخدم النهائي.
عندما تكون التوافقيات موجودة، تكون الطاقة الظاهرة (حاصل ضرب الجهد والتيار) أعلى من القوة الحقيقية (القدرة المستخدمة فعليًا لبذل شغل). ويرجع هذا الاختلاف إلى القوة التفاعلية المرتبطة بالتيارات التوافقية. غالبًا ما تفرض المرافق رسومًا على العملاء الصناعيين مقابل معامل طاقة منخفض، لذا فإن تقليل المحتوى التوافقي يمكن أن يؤدي إلى توفير كبير في التكاليف.
التخفيف من التوافقيات في 15KW VFDs
باعتباري موردًا لـ 15KW VFD، فإنني أدرك أن هناك عدة طرق لتخفيف المحتوى التوافقي في VFDs. إحدى الطرق الأكثر شيوعًا هي استخدام المرشحات السلبية. تتكون المرشحات السلبية من ملفات حث ومكثفات ومقاومات، وهي مصممة لتوفير مسارات مقاومة منخفضة لترددات توافقية محددة. على سبيل المثال، يمكن تصميم مرشح مضبوط لتحويل التيار التوافقي الخامس بعيدًا عن النظام الكهربائي الرئيسي.
هناك طريقة أخرى تتمثل في استخدام المرشحات التوافقية النشطة. تراقب المرشحات النشطة بشكل مستمر التيارات التوافقية في النظام وتضخ تيارات متساوية ومعاكسة لإلغاء التوافقيات. على الرغم من أن المرشحات النشطة أكثر تكلفة من المرشحات السلبية، إلا أنها توفر مرونة أكبر وأداء أفضل، خاصة في التطبيقات التي تتغير فيها خصائص التحميل بشكل متكرر.
في بعض الحالات، يمكن أيضًا استخدام VFDs متعدد النبضات لتقليل التوافقيات. يستخدم VFD متعدد النبضات محول تحويل الطور لإنشاء أطوار إدخال متعددة، والتي يمكن أن تقلل المحتوى التوافقي بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن لـ VFD ذو 12 نبضة أو 18 نبضة أن يقلل التوافقيات الخامسة والسابعة إلى مستوى منخفض جدًا.
عروضنا وحلولنا
كمورد لـ 15KW VFDs، فإننا ندرك أهمية تقديم منتجات عالية الجودة ذات محتوى توافقي منخفض. تم تصميم VFDs الخاصة بنا باستخدام تقنية متقدمة لتقليل توليد التوافقيات من البداية. كما نقدم أيضًا مجموعة من حلول التخفيف التوافقية لتلبية الاحتياجات المحددة لعملائنا.
لأولئك الذين يبحثون عن موثوقةمحرك التردد لمحرك ثلاثي الطور، تعد محركات VFD بقدرة 15 كيلو وات خيارًا ممتازًا. وهي مناسبة لمجموعة واسعة من المحركات ثلاثية الطور، مما يوفر تحكمًا دقيقًا في السرعة وتوفيرًا للطاقة. ملكناالتحكم في ناقلات الأمراض VFDتوفر الطرازات قدرات تحكم أكثر تقدمًا، مما يسمح بتحكم أفضل في عزم الدوران وأداء ديناميكي.
بالإضافة إلى ذلك، لدينا660 فولت - 690 فولت متغير الترددالخيارات المتاحة للتطبيقات التي تتطلب تشغيل الجهد العالي. تم تصميم VFDs هذه للتعامل مع الضغط الكهربائي المتزايد مع الحفاظ على المحتوى التوافقي المنخفض.
الاستنتاج والدعوة إلى العمل
يعد فهم المحتوى التوافقي لـ 15KW VFD أمرًا ضروريًا لضمان التشغيل الآمن والفعال للأنظمة الكهربائية الصناعية. كمورد، نحن ملتزمون بتزويد عملائنا بـ VFDs التي لا تلبي متطلبات الأداء الخاصة بهم فحسب، بل تقلل أيضًا من التأثيرات السلبية للتوافقيات.
إذا كنت في حاجة إلى 15KW VFD أو لديك أي أسئلة حول التخفيف التوافقي، فنحن نشجعك على الاتصال بنا. فريق الخبراء لدينا على استعداد لمساعدتك في اختيار المنتج والحل المناسب لتطبيقك المحدد. نحن نتطلع إلى فرصة العمل معك ومساعدتك على تحسين أنظمة التحكم في المحركات لديك.
مراجع
- براون، هـ. (2018). جودة الطاقة في الأنظمة الكهربائية: فهم التوافقيات وتخفيفها. الصحافة IEEE.
- سميث، ج. (2020). محركات التردد المتغير: المبادئ والتطبيقات. ماكجرو - هيل.
- اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). (2019). IEC 61000 - 3 - 12: التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) - الجزء 3 - 12: الحدود - حدود انبعاثات التيار التوافقي (تيار دخل المعدات ≥ 16 أمبير لكل مرحلة و> 75 أمبير لكل مرحلة).