لوحة التحكم VFD

المعايير المعمول بها

UL 508A

IEC61000-4 《التعديل 1-Electromgnetic التوافق (EMC)》

ميزة

• أداء ممتاز
• توفير الطاقة
• كفاءة عالية
  
  
  

معايير أداء المنتج

GB/T 12668.3-2012: محركات كهربائية متغيرة السرعة-الجزء 3: متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي وطرق اختبار محددة

IEC 61800-2: 2021: أنظمة محرك الطاقة الكهربائية القابلة للتعديل - الجزء 2: المتطلبات العامة - مواصفات التصنيف لأنظمة محرك الطاقة القابلة للتعديل للسرعة القابلة للتعديل

IEC 60204-1: 2021: سلامة الآلات - المعدات الكهربائية للآلات - الجزء 1: المتطلبات العامة

IEC 61000-6-2: 2016: التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)-الجزء 6-2: المعايير العامة-معيار المناعة للبيئات الصناعية

طلب

تستخدم لوحة التحكم VFD على نطاق واسع مع خطوط الإنتاج والمضخات والمراوح ومكيفات الهواء والمصاعد والمستودعات اللوجستية والمعادن والعديد من السيناريوهات الصناعية الأخرى.

أهمية تقنية VFD

تقف تقنية محرك التردد المتغير (VFD) كحجرات للأتمتة الصناعية الحديثة ، حيث تقدم تقدمًا مهمًا في الكفاءة والتحكم وطول عمر المعدات. من خلال إدارة سرعة وعزم الدوران المحركات الكهربائية بدقة ، توفر VFDs مزايا كبيرة على أنظمة المحركات ذات السرعة الثابتة التقليدية.

تشمل الفوائد الأساسية لتكنولوجيا VFD:

• وفورات الطاقة: واحدة من أكثر المزايا إقناعا هو انخفاض كبير في استهلاك الطاقة. في تطبيقات مثل المضخات والمشجعين ، يرتبط استهلاك الطاقة في المحرك مباشرة بمكعب سرعته ؛ حتى انخفاض بسيط في السرعة يمكن أن يؤدي إلى وفورات كبيرة في الطاقة ، وغالبًا ما تقطع استخدام الطاقة بنسبة 50 ٪ تقريبًا مع انخفاض السرعة بنسبة 20 ٪ فقط. تتيح هذه الإمكانية الآلات بمطابقة استخدام الطاقة مع الطلب الفعلي على الحمل ، مما يقلل من النفايات وخفض التكاليف التشغيلية.
• التحكم في العملية المحسنة: تسمح VFDs بتحكم دقيق وقابل للتعديل على سرعة المحرك وتسارعه وعزم الدوران. هذا يؤدي إلى تشغيل أكثر سلاسة ، مثل البدايات الناعمة التي تكثف سرعة المحرك تدريجياً ، وتقليل الإجهاد الميكانيكي على الأحزمة والتروس والقران. يعد هذا المستوى من التحكم أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية ، من أنظمة النقل التصنيع إلى تطبيقات HVAC ، وضمان جودة منتج أفضل وأداء ثابت.
• عمر المعدات الممتد: عن طريق الحد من الإجهاد الميكانيكي أثناء بدء التشغيل والتشغيل ، تقلل VFDs من التآكل على المحركات والمعدات المتصلة. تؤدي هذه العملية الأكثر سلاسة إلى عمر أطول للمكونات الميكانيكية وتقلل من تواتر الصيانة والتعطل. علاوة على ذلك ، توفر VFDs حماية محسنة للمحركات ضد قضايا مثل الحمل الزائد الحراري والجهد الزائد والجهد.

المكونات الأساسية للوحة VFD

لوحة تحكم محرك تكرار متغير (VFD) هي مجموعة من المكونات المختلفة التي تعمل معًا للتحكم بأمان محرك. على الرغم من أن VFD نفسه هو المكون المركزي ، فإن اللوحة تدمج الأجهزة الحرجة الأخرى لضمان الحماية والاستقرار التشغيلي والتحكم في المستخدم.

محرك التردد المتغير (VFD)

في قلب اللوحة هو VFD ، المعروف أيضًا باسم محرك AC أو العاكس. هذا الجهاز الإلكتروني المتطور مسؤول عن تحويل التردد الثابت والجهد من مصدر الطاقة الوارد إلى تردد متغير وإخراج الجهد. تتيح هذه العملية التحكم الدقيق في سرعة المحرك وعزم الدوران. يتكون VFD من ثلاثة أقسام أولية: المقوم ، وصلة DC ، والعاكس.

الأجزاء الكهربائية الرئيسية

لدعم VFD وحماية النظام بأكمله ، تتضمن لوحة التحكم العديد من المكونات الكهربائية الرئيسية:

• قواطع الدائرة والصمامات: هذه هي أجهزة حماية أساسية تقع في مصدر الطاقة الإدخال. إنهم يحميون VFD والمكونات الأخرى من الأضرار عن طريق مقاطعة الدائرة في حالة وجود دائرة قصيرة أو تحميل زائد. كما أنها بمثابة وسيلة لفصل الطاقة بأمان للصيانة.
• مفاعلات الخط والمرشحات التوافقية: مفاعل الخط هو محث تم تثبيته قبل VFD للتخفيف من التوافقيات ومسامير الجهد من خط الطاقة ، وتحسين جودة الطاقة وحماية محرك الأقراص. لتقليل أكثر فعالية للتشويه التوافقي ، والذي يمكن أن يؤثر سلبًا على المعدات الأخرى على شبكة الطاقة نفسها ، يمكن استخدام مرشح التوافقي.
• الموصلون والأجهزة الالتفافية: يمكن استخدام الموصل لإشراك أو فك ارتباط VFD من المحرك. يسمح المقاولين الالتفافية لتشغيل المحرك مباشرة من مصدر الطاقة الرئيسي ، متجاوزًا VFD. هذه ميزة مهمة للتطبيقات الهامة حيث يجب أن يستمر النظام في العمل حتى لو فشل VFD أو يتطلب صيانة.
• نظام التبريد: تولد VFDs كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية ، تم تجهيز لوحات التحكم بأنظمة التبريد ، والتي يمكن أن تشمل مراوح التبريد أو وحدات تكييف الهواء ، وخاصة في البيئات الساخنة.

وحدة التحكم والواجهة

يسمح هذا الجزء من اللوحة بالتفاعل البشري ومراقبة النظام:

• واجهة المشغل (HMI): يتميز الجزء الأمامي من اللوحة عادةً بواجهة المشغل ، مثل لوحة المفاتيح أو الشاشة التي تعمل باللمس أو الأزرار وأضواء المؤشرات. يتيح ذلك للمشغلين بدء تشغيل المحرك وإيقافه ، وضبط سرعته ، ومراقبة الحالة التشغيلية (على سبيل المثال ، السرعة ، الحالية) ، وعرض أي أخطاء أو أجهزة إنذار. يمكن أن تتراوح هذه الواجهات من بين أدوات الدفع البسيطة إلى شاشات اللمس المتقدمة التي تتكامل مع أنظمة التحكم الأكبر.

كيف تعمل لوحة التحكم VFD

تعالج خزانة VFD الطاقة الكهربائية من خلال عملية من ثلاث مراحل للتحكم بدقة في سرعة المحرك. تحدث هذه العملية ضمن محرك التردد المتغير نفسه ، وهو المكون المركزي الموجود ومحمي من قبل اللوحة.

تحويل التيار المتردد إلى العاصمة (تصحيح)

تبدأ العملية عندما تدخل طاقة AC القياسية في خط الأداة المساعدة VFD. المرحلة الأولى داخل محرك الأقراص هي محول ، أو مقوم ، والذي يتكون عادة من سلسلة من الثنائيات. تتمثل الوظيفة الوحيدة لهذا القسم في تحويل جهد التيار المتردد الوارد إلى جهد العاصمة. إخراج هذه المرحلة هو جهد DC نابض.

حافلة العاصمة والتصفية

ثم يتم إرسال الجهد النابض DC من المقوم إلى ناقل DC ، والمعروف أيضًا باسم رابط DC. تتكون هذه المرحلة الوسيطة من المكثفات الكبيرة التي تقوم بتصفية النبضات وتنعيمها ، مما يخلق جهدًا نظيفًا ومستقرًا. تعمل المكثفات كخزان ، وتخزين الطاقة الكهربائية لاستخدامها في المرحلة النهائية.

العاصمة إلى تحويل التيار المتردد (انعكاس)

هذه هي المرحلة الحرجة التي يحدث فيها التحكم. القسم الأخير من VFD هو العاكس. يستغرق الجهد الناعم DC من ناقل DC ، وباستخدام الترانزستورات عالية السرعة (مثل الترانزستورات الثنائية القطب المعزولة أو IGBTS) ، يخلق تصنيعًا جهدًا جديدًا جديدًا. عن طريق تشغيل هذه الترانزستورات وإيقافها بمعدل مرتفع للغاية ، يتم استخدام تقنية تُعرف باسم تعديل عرض النبض (PWM) لبناء موجة جيب AC محاكاة. من الأهمية بمكان ، كل من الجهد وتواتر هذا الناتج AC الجديد قابل للتعديل بالكامل.

تحقيق التحكم الدقيق للمحرك

تتناسب السرعة الدورانية لمحرك التيار المتردد بشكل مباشر مع تواتر الطاقة المقدمة لها. من خلال التحكم بدقة في تواتر إخراج التيار المتردد المصنوع من العاكس ، يمكن لـ VFD أن تملي السرعة الدقيقة التي يتحول بها المحرك. على سبيل المثال ، لتشغيل محرك 60 هرتز بسرعة نصف ، سيقوم VFD بإخراج تردد 30 هرتز. يقوم VFD أيضًا بضبط جهد الخرج بما يتناسب مع التردد (الحفاظ على نسبة فولت-هيرتز أو V/Hz ثابتة) لتوفير عزم الدوران اللازم ومنع المحرك من رسم التيار المفرط والتراجع. تتيح هذه العملية برمتها تحكمًا سلسًا بدون خطوة على سرعة المحرك من الصفر حتى السرعة المصنفة الكاملة وحتى بعد ذلك.

التطبيقات الشائعة لألواح VFD

لوحات محرك VFD متعددة الاستخدامات وتستخدم على نطاق واسع عبر العديد من الصناعات لتعزيز التحكم في المحرك ، وتحسين كفاءة الطاقة ، وتحسين العمليات. إن قدرتهم على إدارة سرعة المحرك بدقة تجعلها لا تقدر بثمن في مجموعة من التطبيقات ، من خدمات البناء إلى العمليات الصناعية الثقيلة.

أنظمة HVAC

في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) ، تعد VFDs ضرورية للسيطرة على المشجعين والمضخات والضواغط. من خلال ضبط سرعة المحرك لمطابقة التدفئة في الوقت الفعلي أو الطلب على التبريد للمبنى ، يمكن لـ VFDs أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي إبطاء محرك المروحة بنسبة 20 ٪ إلى توفير الطاقة بنسبة حوالي 50 ٪. يؤدي هذا التحكم الدقيق أيضًا إلى مستويات أكثر ثباتًا في درجة الحرارة والضغط ، مما يؤدي إلى تحسين راحة الركاب وتوسيع عمر المعدات عن طريق تقليل الإجهاد الميكانيكي من البداية المفاجئة والتوقف.

مضخات جيدا ومعالجة المياه

تستخدم ألواح VFD بشكل متكرر في إدارة المياه والمياه العادمة. في تطبيقات المضخة البئر ، يمكن لـ VFD الحفاظ على ضغط المياه الثابت على الرغم من تقلب الطلب عن طريق ضبط سرعة المضخة. هذا يلغي ركوب الدراجات المتكرر في/إيقاف محرك المضخة ، مما يوفر الطاقة ويمتد حياة المحرك. في محطات معالجة المياه ، تُستخدم VFDs للتحكم في المضخات والمحفلات ، مما يسمح بتنظيم دقيق لمعدلات التدفق وعمليات التهوية ، وهو أمر ضروري للعلاج الفعال. يمكنهم أيضًا المساعدة في تخفيف مشكلات مثل Hammer من خلال توفير بداية وبداية ناعمة للمضخات.

الصناعي والتصنيع

في القطاع الصناعي ، تعد لوحات VFD ضرورية لمجموعة واسعة من الآلات. تشمل التطبيقات:

• أنظمة النقل: تسمح VFDs بتعديل سرعة الناقلات بناءً على احتياجات الإنتاج ، مما يضمن التشغيل السلس والمزامنة مع عمليات أخرى.
• المضخات والضواغط والمشجعين: على غرار أنظمة HVAC ، يتم استخدام VFDs للتحكم في المضخات الصناعية والضواغط والمشجعين لمطابقة الإنتاج مع الطلب على العملية ، وتوفير الطاقة.
• أدوات الآلة: في معدات مثل الخلاطات ، المطاحن ، والمخارط ، توفر VFDs التحكم الدقيق في السرعة وعزم الدوران لجودة المنتج واتساقه.