التحكم في محرك محرك التردد: إعداد VFD وضبطه وتوفيره

كيف يعمل التحكم في محرك التردد في الممارسة العملية

يقوم محرك التردد بتصحيح التيار المتردد الوارد إلى التيار المستمر، ثم يعكسه مرة أخرى إلى التيار المتردد بتردد محدد. يتم ضبط سرعة المحرك بشكل أساسي حسب التردد، بينما تنظم خوارزميات الجهد والتحكم عزم الدوران والاستقرار.

السرعة وعزم الدوران وسبب أهمية وضع التحكم

تنقسم معظم التطبيقات إلى نوعين من السلوك: عزم الدوران المتغير (المراوح/المضخات) وعزم الدوران الثابت (الناقلات/البثق). تعمل مطابقة وضع التحكم في محرك الأقراص مع الحمل على تحسين عزم الدوران منخفض السرعة والحفاظ على السرعة والكفاءة.

عندما يكون VFD هو الأداة الصحيحة

• أنت بحاجة إلى سرعة قابلة للتعديل للتدفق أو الضغط أو التوتر أو الإنتاجية.
• يعمل التشغيل الناعم على تقليل الصدمات الميكانيكية مقارنة بالبدء عبر الخط.
• تكاليف الطاقة مرتفعة ولا تتطلب العملية السرعة الكاملة بشكل مستمر.
• أنت بحاجة إلى ميزات التشغيل الآلي الأساسية مثل التحكم PID، أو السكون/الاستيقاظ، أو الإعدادات المسبقة متعددة السرعات.

كيفية تحديد حجم واختيار محرك التردد للتحكم في المحركات

الحجم الصحيح هو الدافع وراء تيار الحمل الكامل للمحرك (FLA) ويتطلب الحمل الزائد، وليس فقط القدرة الحصانية/كيلوواط. ابدأ بلوحة اسم المحرك، ثم قم بتطبيق متطلبات واجب التطبيق.

قواعد التحجيم السريعة التي تمنع الرحلات المزعجة

• قم بمطابقة التصنيف الحالي المستمر لمحرك الأقراص مع محرك FLA مع الهامش: ≥ 1.0× للمراوح/المضخات، ≥ 1.1-1.25× لعزم الدوران المستمر أو التسارع المتكرر.
• تحقق من فئة التحميل الزائد: توفر العديد من محركات الأقراص ~120% لمدة 60 ثانية (عزم الدوران المتغير) و ~150% لمدة 60 ثانية (عزم الدوران ثابت)، ولكن هذا يختلف حسب الموديل.
• حساب وقت التسارع: تتطلب المنحدرات الأقصر ذروة عزم دوران/تيار أعلى.
• قم بخفض معدل درجة الحرارة المحيطة والارتفاع والإحاطة وتردد التبديل إذا تم تحديد ذلك من قبل الشركة المصنعة لمحرك الأقراص.

مثال: كيف يبدو "الهامش" مع الأعداد الحقيقية

إذا كان المحرك بقدرة 400 فولت و30 كيلو وات يحتوي على لوحة اسم FLA تبلغ ~56أ (النطاق النموذجي يعتمد على الكفاءة وعامل الطاقة)، واختيار محرك الأقراص مع 60-70 أ غالبًا ما يكون التصنيف المستمر مناسبًا لواجبات المروحة/المضخة. بالنسبة للناقل الذي يبدأ تشغيله بقوة، فإن الانتقال إلى محرك يمكن أن يتحمل حملًا زائدًا أعلى قد يمنع الرحلات أثناء التسارع.

قائمة اختيار الموثوقية

1. مصدر الإدخال: الجهد الكهربي، والطور، وتصنيف الدائرة القصيرة، وما إذا كان يوصى باستخدام مفاعلات الخط.
2. نوع المحرك: الحث، PM، أو المحركات الخاصة؛ تأكيد توافق محرك الأقراص.
3. احتياجات التحكم: V/هرتز الأساسية مقابل المتجه، وردود فعل التشفير، ووظائف PLC الموجودة على متن الطائرة، وناقل المجال.
4. الكبح: الساحل/التوقف، حقن التيار المستمر، مقاوم الكبح الديناميكي، أو احتياجات التجديد.
5. البيئة: الغبار والرطوبة والاهتزاز. اختر الضميمة/تصنيف IP واستراتيجية التبريد.

ممارسات التوصيل والتركيب التي تحافظ على استقرار التحكم في محرك VFD

تعود معظم مشكلات VFD "الغامضة" إلى التأريض، أو توجيه الكابل، أو ممارسات توصيل المحرك غير الصحيحة. التثبيت الجيد يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي، ويحمي عزل المحرك، ويحسن دقة التحكم.

أساسيات الكابلات والتأريض

• استخدم كابل المحرك المحمي عند الحاجة؛ قم بإنهاء الدرع بزاوية 360 درجة وفقًا لأفضل الممارسات للتحكم في الضوضاء عالية التردد.
• إبقاء أسلاك المحرك منفصلة ماديًا عن الأسلاك التناظرية/التغذية المرتدة؛ يتقاطعان بزاوية 90 درجة إذا كان يجب أن يتقاطعا.
• محرك السندات، وإطار المحرك، وأرضية اللوحة إلى مسار أرضي منخفض المقاومة؛ تجنب أسباب "السلسلة الزهرية" عندما يكون ذلك ممكنًا.
• إذا كانت كابلات المحرك طويلة، ففكر في مرشحات dV/dt أو الجيبية لتقليل إجهاد جهد الموجة المنعكسة.

حماية المحرك ومحرك الأقراص

إن خرج VFD هو شكل موجة PWM، والذي يمكن أن يزيد من تيارات التحمل وضغط العزل في إعدادات معينة. يمكن أن يشمل التخفيف التأريض المناسب، والمحامل المعزولة (عند تحديدها)، وخنق الوضع الشائع، وتصفية الإخراج - خاصة مع المحركات القديمة أو تمديدات الكابلات الطويلة جدًا.

لا تفعل هذا (أنماط الفشل الشائعة)

• قم بتبديل المحرك بين محرك الأقراص وطاقة الخط باستخدام موصلات قياسية بدون نظام نقل معتمد من محرك الأقراص.
• ضع مكثفات تصحيح معامل القدرة على مخرج VFD.
• مشاركة المشاعات المرجعية التناظرية مع الدوائر الصاخبة؛ استخدم عزل الإشارة المناسب عند الحاجة.

خطوات التشغيل للتحكم بمحرك محرك التردد الذي يمكن الاعتماد عليه

يعد إدخال بيانات دقيقة للوحة اسم المحرك وتشغيل روتين التعرف على محرك محرك الأقراص خطوتين الإعداد الأكثر تأثيرًا لإنتاج عزم دوران ثابت ورحلات أقل، خاصة في الأوضاع المتجهة.

تم تعيين الحد الأدنى للمعلمة للتكوين أولاً

1. فولت المحرك، تيار المحرك (FLA)، التردد الأساسي، السرعة المقدرة (RPM)، والطاقة.
2. وضع التحكم: V/هرتز لعزم الدوران المتغير، ناقل لعزم دوران ثابت أو أداء أفضل عند السرعة المنخفضة.
3. أوقات التسارع/التباطؤ وطريقة التوقف (الارتفاع، المنحدر، حقن التيار المستمر، الكبح الديناميكي).
4. تتوافق إعدادات الحد الحالي والحمل الزائد مع القدرة الحرارية للمحرك.
5. السرعة الدنيا/القصوى (هرتز) وأي قيود على العملية (على سبيل المثال، الحد الأدنى لسرعة التبريد للمحركات ذاتية التهوية).

مثال للتحكم PID للمضخات والمراوح

للتحكم في الضغط، يمكن لمحرك الأقراص ضبط السرعة للاحتفاظ بنقطة محددة. نهج البداية العملي هو الربح النسبي المتواضع والعمل المتكامل البطيء، ثم يتم تحسينه بناءً على الاستجابة:

• اضبط مقياس محول الطاقة بشكل صحيح (على سبيل المثال، 4 – 20 مللي أمبير = 0 – 10 بار) لتجنب “ضبط” إشارة سيئة.
• استخدم منطق السكون/الاستيقاظ عندما يكون الطلب قريبًا من الصفر لمنع الصيد وتقليل التآكل.
• استخدم حدًا أدنى معقولًا للسرعة للحفاظ على تبريد الختم أو الحد الأدنى من التدفق، إذا لزم الأمر.

المنحدرات: موازنة احتياجات العملية والحدود الكهربائية

إذا تعثر محرك الأقراص بسبب التيار الزائد أثناء التسارع، فقم بزيادة وقت التسارع أو تقليل حمل البداية. إذا تعثرت في الجهد الزائد أثناء التخفيض، فقم بتمديد وقت التخفيض أو أضف فراملًا ديناميكيًا. بالنسبة للأحمال ذات القصور الذاتي العالي، غالبًا ما تقوم أجهزة الكبح بتحويل التوقف غير المستقر إلى توقف متحكم فيه.

توفير الطاقة ومكاسب الأداء التي يمكنك قياسها

يعد التحكم بمحرك محرك التردد أكثر إقناعًا من الناحية المالية في أحمال عزم الدوران المتغير. توفر قوانين التقارب تقديرًا سريعًا: التدفق ∝ السرعة، الرأس ∝ السرعة²، والطاقة ∝ السرعة³. وهذا يعني أن التخفيضات الصغيرة في السرعة يمكن أن تنتج تخفيضات كبيرة في الكيلوواط.

مثال ملموس باستخدام علاقة القوة المكعبة

إذا كانت المروحة تستخدم 30 كيلووات بسرعة 100%، فعند سرعة 80% تكون قدرة العمود المقدرة 30 × 0.8³ = 30 × 0.512 ≈ 15.4 كيلو واط . وهذا تخفيض بحوالي 14.6 كيلو واط بينما لا يزال يتحرك بنسبة 80% تقريبًا من تدفق الهواء (بافتراض ظروف النظام المماثلة).

عندما تكون المدخرات مخيبة للآمال في كثير من الأحيان (وكيفية إصلاحها)

• إذا كانت العملية تحتاج إلى عزم دوران ثابت وبسرعة قريبة من المعدل في معظم الأوقات، فسيكون التوفير محدودًا؛ ركز بدلاً من ذلك على تقليل الصيانة والتحكم الأفضل.
• إذا كانت المخمدات أو صمامات الاختناق لا تزال تقوم بالتحكم "الحقيقي"، فقم بنقل سلطة التحكم إلى VFD مع PID وتعامل مع الجهاز الميكانيكي باعتباره حدًا للقطع أو الأمان.
• إذا تم تعيين الحد الأدنى للسرعة على مستوى عالٍ جدًا، قم بإعادة النظر في قيود العملية؛ حتى انخفاض السرعة بنسبة 10% يمكن أن يؤدي إلى خفض طاقة المروحة/المضخة بنسبة 27% تقريبًا.

استكشاف مشكلات التحكم في محرك محرك التردد وإصلاحها بسرعة

ابدأ بتحديد ما إذا كانت الرحلة مرتبطة بالتيار أو بالجهد أو بالإشارة/التحكم ; يؤدي هذا إلى تضييق السبب الجذري بسرعة ويمنع تغييرات المعلمات العشوائية.

خريطة الأعراض إلى الأسباب

ملخص موجز عن "الممارسات الجيدة".

للحصول على نتائج متسقة من التحكم في محرك محرك التردد، قم بإعطاء الأولوية لبيانات المحرك الدقيقة ووضع التحكم المناسب والمنحدرات المعقولة والتركيب النظيف. عندما يتم ضبطه وتثبيته بشكل صحيح، يصبح VFD أداة عملية يمكن التنبؤ بها - وليس مصدرًا للرحلات المتقطعة.