في البيئة الصناعية الحالية شديدة التنافسية، لا يعد تحسين استهلاك الطاقة والتحكم في العمليات مجرد ميزة، بل ضرورة. في قلب هذا التحول يوجد جهاز قوي:محول التردد، المعروف أيضًا باسم محرك التردد المتغير (VFD).
Aمحول التردد، يشار إليه عادة باسم محرك التيار المتناوب أو محرك التردد المتغير (VFD)، هو جهاز إلكترونيات طاقة متقدم مصمم للتحكم في سرعة وعزم دوران محرك التيار المتردد (AC). يتم تحقيق ذلك من خلال تغيير تردد وجهد الطاقة الموردة للمحرك. في التطبيقات التقليدية ذات السرعة الثابتة، يعمل المحرك المتصل مباشرة بمصدر الطاقة الرئيسي بسرعة ثابتة، مما يؤدي غالبًا إلى إهدار كمية كبيرة من الطاقة، خاصة في الأنظمة التي يحتاج فيها التدفق أو الضغط إلى التنظيم بواسطة أجهزة ميكانيكية مثل الصمامات أو المخمدات.
التشغيل الأساسي يشتمل التشغيل الأساسي لمحرك الأقراص المتغير السرعة على عملية تبديل من خطوتين.
أولاً، يتم تحويل طاقة التيار المتردد الواردة ذات التردد الثابت (على سبيل المثال، 50/60 هرتز) إلى تيار مباشر (DC) بواسطة مكون يسمى المقوم. يتم بعد ذلك تنعيم طاقة التيار المستمر وتصفيتها قبل "عكسها" مرة أخرى إلى طاقة التيار المتردد بواسطة قسم العاكس.
والأهم من ذلك، أنه يمكن التحكم بدقة في التردد والجهد لمخرج التيار المتردد الجديد هذا بواسطة المعالج الدقيق للعاكس. تتيح هذه الميزة للمشغل مطابقة سرعة المحرك بدقة مع متطلبات المعالجة، وهو ما يعد حجر الزاوية في إمكانية توفير الطاقة.
المعدل: يحول مدخلات التيار المتردد ثلاثية الطور أو أحادية الطور إلى تيار مستمر.
ناقل التيار المستمر (مع الفلتر): طاقة التيار المستمر التي تستخدم المكثفات والمحاثات لتخزين وتسهيل عملية الانتقال.
محول التردد: قلب محول التردد. تُستخدم الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) لتشغيل وإيقاف مصدر طاقة التيار المستمر بتردد عالٍ جدًا.
وحدة المعالجات الدقيقة (MPU): الدماغ الذي يتحكم في العملية بأكملها، وينفذ خوارزمية التحكم ويعالج الإشارات الصادرة من وحدة الكشف.
واجهة التحكم: تسمح بإعداد المعلمات والمراقبة والتكامل في نظام تحكم أوسع.
توفير كبير في الطاقة (20-50%):هذه هي أكبر ميزة لأحمال الطرد المركزي مثل المراوح والمضخات. ينص قانون الألفة على أن الطاقة التي تستهلكها المضخة أو المروحة تتناسب طرديا مع مكعب سرعتها. يؤدي تقليل السرعة بنسبة 20% إلى تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 50% تقريبًا. تستخدم محركات SPX خوارزميات متقدمة لمطابقة خرج المحرك مع طلب الحمل الدقيق في الوقت الفعلي.
التحكم الدقيق في العملية:بالإضافة إلى التغييرات البسيطة في السرعة، يسمح وضع التحكم في المتجهات بالتعديل الدقيق للسرعة وعزم الدوران. يؤدي ذلك إلى تحسين جودة المنتج، واستقرار خطوط الإنتاج، وتقليل النفايات في صناعات مثل المنسوجات والتصنيع والتعبئة والتغليف.
تقليل الضغط الميكانيكي والصيانة:توفر محركات التردد المتغير بداية سلسة لزيادة سرعة المحرك تدريجيًا. يؤدي هذا إلى التخلص من تيارات التدفق العالية لبدء التشغيل المباشر على الخط (الضغط على النظام الكهربائي) ويمنع اهتزازات عزم الدوران المفاجئة التي يمكن أن تؤدي إلى تآكل الأحزمة والتروس والمحامل. كما أنه يتجنب تأثير "المطرقة المائية" الضار في أنظمة الضخ.
تمديد عمر المعدات:من خلال تشغيل المحرك في ظل ظروف خاضعة للرقابة، وتجنب الأحمال الحرارية الزائدة، والضغوط الكهربائية والصدمات الميكانيكية، يعمل VFD على إطالة عمر المحرك والمعدات المدفوعة بشكل كبير.
أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء:يتحكم في سرعات المروحة في وحدات تكييف الهواء وسرعات المضخة في أنظمة الماء البارد/الساخن للتحكم الأمثل في المناخ وتحقيق أقصى قدر من كفاءة الطاقة في المباني التجارية.
معالجة المياه ومياه الصرف الصحي:اضبط سرعات المضخة في أنظمة الترشيح ومنافيخ التهوية وجرعات الجرعات للاستجابة للمتطلبات المتغيرة، مما يضمن استقرار العملية مع تقليل استهلاك الطاقة.
التعامل مع المواد:يوفر تسريعًا وتباطؤًا سلسًا للناقلات والرافعات والمصاعد، مما يحسن السلامة ودقة تحديد المواقع ويقلل انسكاب المنتج.
الأدوات الآلية والتصنيع:توفير تحكم دقيق في سرعة المغزل لمراكز التصنيع، وتنسيق الحركة لخطوط الإنتاج الآلية، وتحسين جودة المنتج وإنتاجيته.
الطاقة المتجددة:تعظيم استخدام طاقة الرياح كعنصر رئيسي في أنظمة مثل توربينات الرياح.
