المحرك معطل بسرعة والعاكس يعمل كشيطان؟اقرأ السر بين الموتور والعاكس في مقال واحد!
اكتشف الكثير من الناس ظاهرة تلف العاكس للمحرك.على سبيل المثال، في أحد مصانع مضخات المياه، في العامين الماضيين، أبلغ مستخدموها بشكل متكرر عن تلف مضخة المياه خلال فترة الضمان.في الماضي، كانت جودة منتجات مصنع المضخات موثوقة للغاية.وبعد التحقيق تبين أن جميع مضخات المياه المتضررة كانت مدفوعة بمحولات التردد.
أدى ظهور محولات التردد إلى ظهور ابتكارات في التحكم في الأتمتة الصناعية وتوفير طاقة المحركات.لا يمكن فصل الإنتاج الصناعي تقريبًا عن محولات التردد.حتى في الحياة اليومية، أصبحت المصاعد ومكيفات الهواء العاكسة أجزاء لا غنى عنها.بدأت محولات التردد تتغلغل في كل ركن من أركان الإنتاج والحياة.ومع ذلك، فإن محول التردد يجلب أيضًا العديد من المشاكل غير المسبوقة، من بينها تلف المحرك وهو أحد الظواهر الأكثر شيوعًا.
اكتشف الكثير من الناس ظاهرة تلف العاكس للمحرك.على سبيل المثال، في أحد مصانع مضخات المياه، في العامين الماضيين، أبلغ مستخدموها بشكل متكرر عن تلف مضخة المياه خلال فترة الضمان.في الماضي، كانت جودة منتجات مصنع المضخات موثوقة للغاية.وبعد التحقيق تبين أن جميع مضخات المياه المتضررة كانت مدفوعة بمحولات التردد.
على الرغم من أن ظاهرة إتلاف محول التردد للمحرك قد جذبت المزيد والمزيد من الاهتمام، إلا أن الناس ما زالوا لا يعرفون آلية هذه الظاهرة، ناهيك عن كيفية منعها.والغرض من هذه المقالة هو حل هذه الالتباسات.
تلف العاكس للمحرك
يشمل تلف العاكس للمحرك جانبين، تلف ملف الجزء الثابت وتلف المحمل، كما هو موضح في الشكل 1. يحدث هذا النوع من الضرر بشكل عام خلال بضعة أسابيع إلى عشرة أشهر، ويعتمد الوقت المحدد على العلامة التجارية للعاكس، والعلامة التجارية للمحرك، وقوة المحرك، وتردد الناقل للعاكس، وطول الكابل بين العاكس والمحرك، ودرجة الحرارة المحيطة.ترتبط العديد من العوامل.يؤدي التلف العرضي المبكر للمحرك إلى خسائر اقتصادية فادحة في إنتاج المؤسسة.ولا يقتصر هذا النوع من الخسارة على تكلفة إصلاح المحرك واستبداله فحسب، بل الأهم من ذلك هو الخسارة الاقتصادية الناجمة عن التوقف غير المتوقع للإنتاج.ولذلك، عند استخدام محول التردد لقيادة المحرك، يجب إيلاء الاهتمام الكافي لمشكلة تلف المحرك.
تلف العاكس للمحرك
الفرق بين محرك العاكس ومحرك التردد الصناعي
لفهم الآلية التي تجعل محركات تردد الطاقة أكثر عرضة للتلف في حالة محرك العاكس، يجب أولاً فهم الفرق بين جهد المحرك الذي يحركه العاكس وجهد تردد الطاقة.ثم تعلم كيف يمكن أن يؤثر هذا الاختلاف سلبًا على المحرك.
يظهر الشكل 2 الهيكل الأساسي لمحول التردد، بما في ذلك جزأين، دائرة المقوم ودائرة العاكس.دائرة المقوم عبارة عن دائرة خرج جهد تيار مستمر تتكون من صمامات ثنائية عادية ومكثفات مرشح، وتقوم دائرة العاكس بتحويل جهد التيار المستمر إلى شكل موجة جهد معدلة بعرض النبضة (جهد PWM).ولذلك، فإن شكل موجة الجهد للمحرك الذي يعمل بالعاكس هو شكل موجة نبضية ذات عرض نبضي متفاوت، وليس شكل موجة جهد موجة جيبية.إن قيادة المحرك بجهد النبض هو السبب الجذري للتلف السهل للمحرك.
آلية تلف الجزء الثابت من محرك العاكس
عندما يتم نقل جهد النبض على الكابل، إذا كانت مقاومة الكابل لا تتطابق مع مقاومة الحمل، سيحدث الانعكاس عند نهاية الحمل.نتيجة الانعكاس هي أن الموجة الساقطة والموجة المنعكسة متراكبة لتشكل جهدًا أعلى.يمكن أن تصل سعتها إلى ضعف جهد ناقل التيار المستمر على الأكثر، وهو ما يعادل حوالي ثلاثة أضعاف جهد دخل العاكس، كما هو موضح في الشكل 3. تتم إضافة جهد ذروة مفرط إلى ملف الجزء الثابت للمحرك، مما يتسبب في صدمة جهد للملف ، وسوف تتسبب صدمات الجهد الزائد المتكررة في فشل المحرك قبل الأوان.
بعد أن يتأثر المحرك الذي يتم تشغيله بواسطة محول التردد بجهد الذروة، فإن عمره الفعلي يرتبط بالعديد من العوامل، بما في ذلك درجة الحرارة والتلوث والاهتزاز والجهد وتردد الناقل وعملية عزل الملف.
كلما زاد تردد الموجة الحاملة للعاكس، كلما اقترب شكل موجة التيار الناتج من موجة جيبية، مما يقلل من درجة حرارة تشغيل المحرك ويطيل عمر العزل.ومع ذلك، فإن تردد الموجة الحاملة الأعلى يعني أن عدد الفولتية المتصاعدة المتولدة في الثانية أكبر، وعدد الصدمات التي يتعرض لها المحرك أكبر.يوضح الشكل 4 عمر العزل كدالة لطول الكابل وتردد الموجة الحاملة.يمكن أن نرى من الشكل أنه بالنسبة لكابل بطول 200 قدم، عندما يتم زيادة تردد الموجة الحاملة من 3 كيلو هرتز إلى 12 كيلو هرتز (تغيير 4 مرات)، ينخفض عمر العزل من حوالي 80.000 ساعة إلى 20.000 ساعة (فارق 4 مرات). 4 مرات).
تأثير التردد الحامل على العزل
كلما ارتفعت درجة حرارة المحرك كلما قصر عمر العزل كما هو موضح في الشكل 5، فعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 75 درجة مئوية يكون عمر المحرك 50% فقط.بالنسبة للمحرك الذي يتم تشغيله بواسطة العاكس، نظرًا لأن جهد PWM يحتوي على المزيد من المكونات عالية التردد، فإن درجة حرارة المحرك ستكون أعلى بكثير من درجة حرارة محرك جهد تردد الطاقة.
آلية تلف المحرك العاكس
السبب وراء إتلاف محول التردد لمحمل المحرك هو وجود تيار يتدفق عبر المحمل، وهذا التيار في حالة اتصال متقطع.سوف تولد دائرة الاتصال المتقطعة قوسًا، وسيحرق القوس المحمل.
هناك سببان رئيسيان لتدفق التيار في محامل محرك التيار المتردد.أولاً، الجهد المستحث الناتج عن اختلال توازن المجال الكهرومغناطيسي الداخلي، وثانيًا، مسار التيار عالي التردد الناتج عن السعة الشاردة.
المجال المغناطيسي داخل المحرك التعريفي AC المثالي متماثل.عندما تكون تيارات اللفات ثلاثية الطور متساوية وتختلف الأطوار بمقدار 120 درجة، لن يتم إحداث أي جهد على عمود المحرك.عندما يتسبب خرج جهد PWM بواسطة العاكس في جعل المجال المغناطيسي داخل المحرك غير متماثل، سيتم حث الجهد على العمود.نطاق الجهد هو 10 ~ 30 فولت، وهو مرتبط بجهد القيادة.كلما زاد جهد القيادة، زاد الجهد على العمود.عالي.عندما تتجاوز قيمة هذا الجهد قوة العزل الكهربائي لزيت التشحيم في المحمل، يتم تشكيل المسار الحالي.في مرحلة ما أثناء دوران العمود، يؤدي عزل زيت التشحيم إلى إيقاف التيار مرة أخرى.تشبه هذه العملية عملية التشغيل والإيقاف للمفتاح الميكانيكي.في هذه العملية، سيتم إنشاء قوس، والذي سوف يخفف سطح العمود، والكرة، ووعاء العمود، مما يشكل حفرًا.إذا لم يكن هناك اهتزاز خارجي، فلن يكون للغمازات الصغيرة تأثير كبير، ولكن إذا كان هناك اهتزاز خارجي، فسيتم إنتاج الأخاديد، والتي لها تأثير كبير على تشغيل المحرك.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت التجارب أن الجهد الكهربي على العمود يرتبط أيضًا بالتردد الأساسي لجهد الخرج للعاكس.كلما انخفض التردد الأساسي، زاد الجهد الكهربي على العمود وأصبح تلف المحمل أكثر خطورة.
في المرحلة المبكرة من تشغيل المحرك، عندما تكون درجة حرارة زيت التشحيم منخفضة، يكون النطاق الحالي 5-200 مللي أمبير، مثل هذا التيار الصغير لن يسبب أي ضرر للمحمل.ومع ذلك، عندما يعمل المحرك لفترة من الوقت، مع زيادة درجة حرارة زيت التشحيم، فإن ذروة التيار ستصل إلى 5-10A، مما سيؤدي إلى وميض كهربائي وتشكيل حفر صغيرة على سطح مكونات المحمل.
حماية اللفات الجزء الثابت للمحرك
عندما يتجاوز طول الكابل 30 مترًا، فإن محولات التردد الحديثة ستولد حتماً ارتفاعًا في الجهد عند طرف المحرك، مما يقلل من عمر المحرك.هناك فكرتان لمنع تلف المحرك.الأول هو استخدام محرك ذو عزل ملفوف أعلى وقوة عازلة (يسمى عمومًا محرك التردد المتغير)، والآخر هو اتخاذ تدابير لتقليل جهد الذروة.الإجراء الأول مناسب للمشاريع المبنية حديثًا، والإجراء الأخير مناسب لتحويل المحركات الموجودة.
في الوقت الحاضر، طرق حماية المحركات شائعة الاستخدام هي كما يلي:
1) تركيب مفاعل عند طرف خرج محول التردد: هذا الإجراء هو الأكثر استخداما، ولكن تجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة لها تأثير معين على الكابلات الأقصر (أقل من 30 مترا)، ولكن في بعض الأحيان يكون التأثير غير مثالي ، كما هو مبين في الشكل 6(ج) المبين.
2) قم بتثبيت مرشح dv/dt عند طرف خرج محول التردد: هذا الإجراء مناسب للمناسبات التي يكون فيها طول الكابل أقل من 300 متر، والسعر أعلى قليلاً من سعر المفاعل، ولكن التأثير كان منخفضًا تحسنت بشكل ملحوظ، كما هو مبين في الشكل 6 (د).
3) قم بتركيب مرشح الموجة الجيبية عند مخرج محول التردد: هذا الإجراء هو الأكثر مثالية.لأنه هنا، يتم تغيير جهد نبض PWM إلى جهد موجة جيبية، ويعمل المحرك في نفس ظروف جهد تردد الطاقة، وقد تم حل مشكلة جهد الذروة بالكامل (بغض النظر عن طول الكابل، سيكون هناك لا يوجد جهد الذروة).
4) قم بتثبيت ممتص جهد الذروة عند الواجهة بين الكابل والمحرك: عيب التدابير السابقة هو أنه عندما تكون قوة المحرك كبيرة، يكون للمفاعل أو الفلتر حجم ووزن كبير، ويكون السعر نسبيًا عالي.بالإضافة إلى ذلك، سيتسبب كل من المفاعل والفلتر في انخفاض معين في الجهد، مما سيؤثر على عزم الدوران الناتج للمحرك.باستخدام العاكس ذروة الجهد يمكن التغلب على هذه العيوب.إن ممتص الجهد الكهربائي SVA الذي تم تطويره بواسطة 706 من الأكاديمية الثانية لمؤسسة علوم وصناعة الطيران يعتمد تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة المتقدمة وتكنولوجيا التحكم الذكي، وهو جهاز مثالي لحل تلف المحرك.بالإضافة إلى ذلك، يعمل ممتص الصدمات SVA على حماية محامل المحرك.
إن ممتص الجهد الكهربي هو نوع جديد من أجهزة حماية المحرك.قم بتوصيل أطراف إدخال الطاقة للمحرك بالتوازي.
1) تكتشف دائرة الكشف عن جهد الذروة سعة الجهد على خط طاقة المحرك في الوقت الفعلي؛
2) عندما يتجاوز حجم الجهد المكتشف العتبة المحددة، قم بالتحكم في دائرة عازلة طاقة الذروة لامتصاص طاقة جهد الذروة؛
3) عندما تكون طاقة ذروة الجهد ممتلئة بمخزن طاقة الذروة، يتم فتح صمام التحكم في امتصاص طاقة الذروة، بحيث يتم تفريغ طاقة الذروة في المخزن المؤقت إلى ممتص طاقة الذروة، ويتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة طاقة؛
4) يقوم جهاز مراقبة درجة الحرارة بمراقبة درجة حرارة ذروة امتصاص الطاقة.عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، يتم إغلاق صمام التحكم في امتصاص الطاقة الأقصى بشكل صحيح لتقليل امتصاص الطاقة (في ظل فرضية ضمان حماية المحرك)، وذلك لمنع امتصاص الجهد الأقصى من الحرارة الزائدة والتسبب في الضرر.ضرر؛
5) وظيفة دائرة امتصاص تيار المحمل هي امتصاص تيار المحمل وحماية محمل المحرك.
بالمقارنة مع مرشح du/dt المذكور أعلاه، مرشح الموجة الجيبية وطرق حماية المحرك الأخرى، فإن ممتص الذروة لديه أكبر المزايا المتمثلة في الحجم الصغير، السعر المنخفض، والتركيب السهل (التركيب المتوازي).خاصة في حالة الطاقة العالية، فإن مزايا ممتص الذروة من حيث السعر والحجم والوزن بارزة جدًا.بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأنه تم تركيبه بالتوازي، فلن يكون هناك انخفاض في الجهد، وسيكون هناك انخفاض معين في الجهد على مرشح du/dt ومرشح الموجة الجيبية، ويكون انخفاض الجهد لمرشح الموجة الجيبية قريبًا من 10 %، مما سيؤدي إلى تقليل عزم دوران المحرك.
إخلاء المسؤولية: هذه المقالة منقولة من الإنترنت.محتوى المقال لأغراض التعلم والتواصل فقط.تظل شبكة ضاغط الهواء محايدة تجاه الآراء الواردة في المقالة.حقوق الطبع والنشر للمقال تعود إلى المؤلف الأصلي والمنصة.في حالة وجود أي انتهاك، يرجى الاتصال للحذف