ما هو محرك التردد المتغير؟
محرك التردد المتغير (VFD) هو جهاز تحكم إلكتروني يستخدم لتوفير التحكم في السرعة القابلة للتعديل للمحركات ذات التيار المتردد والتيار المستمر. أكثر أنواع محركات التيار المتردد شيوعًا هي محركات الحث ذات التيار المتردد أو المحركات غير المتزامنة. تتمثل فوائد استخدام محرك التردد المتغير في توفير الطاقة لتطبيقات مراوح ومضخات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وتحسين عزم دوران المحرك والتحكم في السرعة في التطبيقات الصناعية، وتحسين حماية المحرك.
أحجام المحركات لتشغيل محرك التردد المتغير:
يمكن لمحركات التردد المتغير تشغيل محركات تتراوح قوتها من ¼ حصان عند 120 فولت أحادي الطور إلى 20,000 كيلووات عند 11,000 فولت ثلاثي الطور. المحركات الصناعية عادة ما تكون ثلاثية الطور، والجهد الأكثر شيوعًا في الولايات المتحدة هو 480 فولت. الفولتية الشائعة الأخرى هي 230 و2300 و4160 فولت. تم تصميم المحرك للعمل على مجموعة متنوعة من الفولتية اعتمادًا على أقطاب المحرك.
تم تصميم المحركات للعمل بسرعة ثابتة اعتمادًا على عدد الأقطاب في المحرك. يحدد تردد الجهد المزود للمحرك سرعة المحرك. هذه السرعة هي دالة للتردد المطبق مضروبًا في 120 مقسومًا على عدد الأقطاب لكل مرحلة.
كيف يقوم محرك التردد المتغير بتغيير سرعة المحرك:
تتحكم محركات الأقراص ذات التردد المتغير في المحركات عن طريق تغيير التردد بين 0 و60 دورة أو هرتز في الثانية. ويمكنها أيضًا تغيير الترددات خارج نطاق 0-60 هرتز القياسي حتى 600 هرتز. وبمجرد تجاوزها 600 هرتز، يكون التطبيق عادةً محرك مغزل عالي السرعة. وبمجرد تجاوزها 600 هرتز، يكون التطبيق عادةً محرك مغزل عالي السرعة. يغير محرك الأقراص ذات التردد المتغير تردد الإدخال عن طريق ضبط تردد خرج موجة جيبية التيار المتردد إلى المحرك. لتحقيق ذلك، يحتوي محرك الأقراص ذات التردد المتغير على أربعة مكونات رئيسية:
- يقوم قسم مقوم الصمام الثنائي أو المحول بتحويل جهد خط التيار المتردد 60 هرتز إلى جهد مستمر عبر مقوم الصمام الثنائي.
- يخزن قسم ناقل التيار المستمر الجهد المتردد المحول في مكثف. بالنسبة لمدخل تيار متردد 480 فولت، يمكن أن يكون الجهد الأقصى عند ناقل التيار المستمر ثلاثي الطور 648 فولت تيار مستمر (= 480 فولت × مربع Rt. √1.82).
- يقوم قسم العاكس أو IGBT (ترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة) بتحويل جهد التيار المستمر المخزن إلى شكل موجة جيبية متردد تناظري يسمى تعديل عرض النبضة لمحاكاة شكل موجة التيار المتردد. يحتوي شكل الموجة المعدل بعرض النبضة على سعة (ارتفاع)، وهو أقصى جهد إدخال، عادةً 480 فولت، ودورة عمل (عرض). عدد دورات العمل في الثانية هو التردد بالهرتز، ومعدل تشغيل وإيقاف تشغيل IGBT هو تردد الموجة الحاملة. تتراوح ترددات الموجة الحاملة من 2,000 هرتز إلى 15,000 هرتز. تنتج ترددات الموجة الحاملة الأعلى أشكال موجية أفضل. تخيل مفتاح إضاءة على الحائط يسمح للجهد والتيار بتشغيل مصباح كهربائي. يتدفق الجهد والتيار إلى المصباح بمعدل 60 دورة في الثانية. أي وميض ضوئي سريع جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه بالعين المجردة.
- يحدد قسم التحكم في محرك التردد المتغير الجهد والتردد أو رقم دورة العمل المرسل إلى المحرك. يستخدم المحرك شكل موجة معدلة بعرض النبضة للتحكم في سرعة المحرك.
تطور محركات التردد المتغير
لقد تطورت محركات الأقراص ذات التردد المتغير بمرور الوقت، ولكن الوظائف الأساسية لا تزال كما هي. فهي تُستخدم في العديد من التطبيقات وتساعد الصناعات على التطور. ومع الارتفاع الحالي في إنترنت الأشياء الصناعي والتصنيع الذكي، ستصبح محركات الأقراص ذات التردد المتغير جزءًا لا يتجزأ من تحسين العمليات وتوفير بيانات مفيدة لمساعدة الشركات المصنعة على أن تصبح رائدة في صناعاتها.