مغيرات السرعة وكل ما يخصها

مغير السرعة هو جهاز ينظم سرعة المحركات الكهربية حيث أن التغيرات في السرعات تحدث بتغيير متزامن للتردد والجهد، أو بعد الوصول إلى القيم الاسمية للجهد يمكن تغيير السرعة عن طريق التردد فقط

الاستخدام

يُستخدم أداة التحكم في مغير السرعة حيثما تكون هناك حاجة إلى تحقيق سرعات دائمة مختلفة للمحرك الكهربائي، أو حيث يكون من الضروري إجراء تغييرات في السوائل أو التغيير خطوة بخطوة في سرعة الدوران أو للتحكم في عزم الدوران الناتج مباشرة

غالبًا ما يتم استخدام مغير السرعة أيضًا لبدء التشغيل والإيقاف المبرمجين دون حدوث صدمات تياريه أو ميكانيكية في التطبيقات ذات القصور الذاتي العالي (بالنسبة لبدء التشغيل الهادي، يمكن استخدام مكونات بدء التشغيل الأكثر هدوء)
عند بدء تشغيل المحرك بمغير السرعة يكون هناك انخفاض كبير في صدمات التيار وعزم الدوران. وتوزيع المحول يسهل أيضًا الاحتفاظ بالطاقة بشكل كبير، خاصة في التطبيقات التي يحل فيها مراقب السرعة محل الحاجة إلى صمام اختناق أو زيادة تدفق (مراوح ومضخات)

كما أنه من خلال التحكم في سرعة التكنولوجيا الخاصة بك، يمكنك أيضًا تحسين الإنتاجية و/أو تحسين جودة الإنتاج حيث أن يمكنك رؤية تكلفة المحول تُرد إليك عدة مرات خلال وقت قصير جدًا

جهد التغذية

تم تصميم مغيرات السرعة التردد للتحكم في المحركات الكهربائية ثلاثية الطور. عند الإدخال يتم تشغيل المحول بجهد متناوب (أحادي الطور أو ثلاثي الطور)، كما أن الجهد في الدوائر الداخلية يكون مضبوطًا ولكن عند الإخراج يتم تحويله بواسطة محول طاقة إلى جهد متناوب ثلاثي الطور عند التردد المطلوب، هذا ووفقًا لنوع جهد الدخل، يمكن تصنيف مغيرات السرعة على النحو التالي

• المغيرات ذات مدخلات الطاقة أحادية الطور
  
  • (1AC230 V3) وإخراج ثلاثي الطور للمحركات ، والتي يمكن تشغيلها بواسطة في شبكتنا مع اتصال داتا (1AC230 V) عادة ما يستخدم
    
    • هذا ونوصي بالتحقق من هذا الخيار على ملصق المحرك أو في وثائقه الفنية
  • قد يكون العيب هنا هو الاستهلاك المرتفع نسبيًا للتيار من مورد مغير السرعة أحادي الطور عند مخرجات أعلى (من حوالي 1.5 كيلو واط)
  • أما الميزة هي التكلفة الأقل للمحولات
    
• مغيرات السرعة مع مدخلات الطاقة ثلاثية الطور
  
  • والمخرجات ثلاثية الطور للمحركات عند الجهد المقابل  (3AC230 V) وكذلك بشكل استثنائي (3AC500 V) وفي بعض الشبكات الصناعية(3AC400 V)في شبكتنا عادة ما يتم استخدام 
  • العيب الوحيد فيها هو السعر العالي للمحول

أنواع الاحمال

• التحميل المستمر
  
  • التطبيقات التي لا يتغير فيها الحمل وفقًا للسرعة (مثل الناقلات ، وأدوات الآلات ، والمطاحن والكسارات ، وما إلى ذلك)
  • تطبيقات الحمل الزائد HO غالبًا ما يشار إليها باسم
    
• التربيعي العالي
  
  •  عادة ما يُشار إلى التطبيقات التي يحدث فيها زيادة تربيعية في الحمل عندما تزداد السرعة (عادةً ما تكون المراوح و مضخات الطرد المركزي)
  • الحمل المنخفض LO غالبًا ما يشار إليها باسم
    

طرق التحكم

• الخصائص الخطية
  
  • هي أبسط طريقة للتحكم ومناسبة للتطبيقات التي تتساهل ديناميكيًا مع حمولة ثابتة
  • وتستخدم أيضًا في التحكم المتساوي لمحركات متعددة عبر مغير السرعة واحد
  • أيضًا في التحكم المتساوي لمحركات متعددة عبر مغير السرعة واحد، كما أن تغيير الجهد والتردد في هذه الحالة
  • متاح خطيًا مع كافة سلاسل مغير السرعة التي نوفرها

• الخصائص التربيعية
  
  • مصممة حصريًا لمحركات الحمل التربيعية
  • كما يمكن استخدام هذه الطريقة في التحكم المتوازي لمحركات متعددة مع حمولة تربيعية
  • ومتوفرة مع جميع سلاسل مغير السرعة التي نوفرها

• التحكم في ناقلات بدون مرجعية السرعة
  
  • صمم لتطبيقات الأكثر صعوبة ديناميكيًا حيث لا يوجد مرجعية سرعة من المستشعر الدوار على المحرك الكهربائي
  • أما المزايا هي الحصول على عزم دوران عالي من السرعات المنخفضة جدًا وتعديل السرعة إذا كان هناك تغيير في الحمل ، وديناميكيات أفضل
  • Micromaster 440 & Sinamics G120 متوفرة مع 
    

• التحكم في ناقلات بمرجعية السرعة
  
  • للتطبيقات الأكثر ديناميكية بمرجعية السرعة من المستشعر الدوار على المحرك الكهربائي
  • يجب أن يكون مغير السرعة مزودًا بمشفر
  • المزايا هي عزم الدوران الاسمي حتى عند عدم وجود دورات، وحقيقة أن السرعة مستقلة عن الحمل والديناميكيات أفضل،
  • فهذه هي الطريقة المثلى للتحكم في محرك الحث
  • Micromaster 440 and Sinamics G120 with encoder متوفرة مع 
    

•  بتيار نشط محدد التحكم–  FCC تحكم
  • يستخدم لقوى المحرك الصغيرة التي تتميز بالمقاومة الكبيرة للملف الثابت (عادة ما يصل إلى 4 كيلو واط)
  • ويحد من ذروة التيار لتجنب انقطاع التيار بسبب الحمل الزائد للتيار
  • Micromaster 440 series and Sinamics G120 متوفر مع كل سلاسل 
    

• خصائص متعدد النقاط
  
  • تُستخدم في حالات خاصة حيث يمكن تحديد الخصائص الخطية من خلال نقاط مستقلة متعددة
  • متاحة لجميع سلاسل المحول المشار إليها

• التحكم في عزم الدوران بدون تغذية مرجعية
  
  • صمم التحكم في عزم الدوران بدون تغذية مرجعية للتطبيقات التي يُعد فيها قيمة عزم الدوران المستهدفة
  • أما سرعة المحرك فيتم تعديله تلقائيًا بحيث يتوافق عزم الدوران مع القيمة المطلوبة (أي أنه لا يمكن التحكم في السرعة وعزم الدوران بشكل منفرد في نفس الوقت)
  • Micromaster 440 and Sinamics G120 ومتوفرة مع 
    

• التحكم المباشر في عزم الدوران مع وجود تغذية مرجعية
  
  • مصمم للتطبيقات التي يتم فيها ضبط قيمة عزم الدوران المستهدف
  • ويتم ضبط سرعة المحرك تلقائيًا بحيث يتوافق عزم الدوران مع القيمة المطلوبة (أي أنه لا يمكن التحكم في السرعة وعزم الدوران بشكل منفرد في نفس الوقت)
  • يتم تحقيق عزم الدوران حتى عندما تكون الدورات صفر
  • هذا ويجب تثبيت مستشعر الدوران على المحرك ويجب أن يكون مغير السرعة مزودًا بوحدة التشفير المتاحة
  • Micromaster 440 and Sinamics G120 with encoder ومتوفرة مع
    

• طرق خاصة أخرى
  
  • ECO مثل وضع, Micromaster 430ـ, والوضع الخاص لآلات النسيج Micromaster 440وطرق التحكم في المضخة الخاصة ل
    

خيارات التحكم والسلوك الحركي

تقدم جميع مغير السرعة خدمة تغيير التردد من 0 إلى 650 هرتز وهذا أكثر بكثير من نطاق السرعة المسموح به للمحركات الكهربائية الحثية. وبالتالي، يمكن تنظيم السرعة بشكل مستمر في كلا الاتجاهين للدوران وبالسرعة الكاملة التي تسمح بها خصائص المحرك المحددة

عند تحديد أبعاد محرك الأقراص من الضروري مراعاة حقيقة أن المحرك المقترن بمغير السرعة لا يصل إلى قيم الطاقة الاسمية الكاملة ولكنه عادة ما يكون أقل من هذا المستوى بنسبة 10-15٪، بالإضافة إلى ذلك، عندما يتباطأ المحرك يتم تخفيض الطاقة وعندما تتسارع ينخفض عزم الدوران

تسمح لك مغير السرعة بتنظيم المحرك على النحو التالي

1. التحكم المستمر

2. والتحكم في الترددات المضبوطة (مغيرات السرعة البسيطة حتى ثلاثة ترددات ثابتة ،وللسلاسل الأعلى من ستة ترددات ثابتة أو أكثر) طريقة التشغيل

طريقة التشغيل

يمكن التحكم في مغير السرعة بعدة طرق مختلفة

• التحكم اليدوي باستخدام لوحة التحكم
  
  • حيث أنه من الضروري شراء لوحة تحكم إضافية للجزء الأمامي من مغير السرعة
    
  • أحادية اللون وأزرار لبدء أو إيقاف أو زيادة القيمة أو نقصانها وعكس المحول وبرمجته LCD لوحة التحكم مزودة بشاشة

•  التحكم اليدوي أو الآلي عبر عناصر تحكم خارجية يصاحبها خرج على طرف التحكم في مغير السرعة
  
  • للمدخلات الرقمية لذلك ليس هناك أسهل من توصيل المفاتيح ببعضها البعض DC24V يحتوي مغير السرعة على مصدر خاص به لجهد تحكم
    
  • ، كما يمكن ضبط المدخلات الرقمية (0/1) لاستدعاء الوظيفة التي تحتاجها عند الاتصال (على سبيل المثال ، البدء/الإيقاف في أي الاتجاه، عملية العكس، تفعيل خاصية التوقف السريع، التردد الثابت المضبوط مسبقًا في أي اتجاه، إعادة ضبط الخلل، زيادة أو خفض التردد، التنشيط التدريجي ، إلخ.)
  • بالادخال التماثلي يمكن التحكم في السرعة عن طريق مقياس جهد أو مصدر تماثلي آخر (الجهد 0-10 فولت، لسلاسل محولات أعلى بتيار 0-20 مللي أمبير أو 4-20 مللي أمبير)
    
    • يمكن معايرة المدخلات التماثلية في المدى المطلوب
    • لمغيرات السرعة DC10 Vكما يتوفر مصدر
    • ويمكن أيضًا استخدام جميع هذه المدخلات لتوصيل المفاتيح الآلية ببعضها البعض (مستشعرات النهاية والموضع، وما إلى ذلك ، لتحويل المدخلات الرقمية أو مكونات القياس المختلفة إلى الإخراج التماثلي وذلك للتحكم في السرعة عبر مدخلات تماثلية)

•  أو نظام تحكم آخر PLC جهاز التحكم عن بعد من
  
  • يمكن التحكم في مغيرات السرعة عبر بروتوكولات تحكم مختلفة عبر معابر قياسية (نظام المسار التجمعي، نظام بوفينت، واجهة تسلسلية... إلخ.)
  •  تتنوع خيارات الاتصال عبر المعابر القياسية بين السلاسل حيث يمكن دمج بعضها مباشرة في مغير السرعة والبعض الآخر يتطلب شراء واجهات الاتصالات

• التحكم الآلي عن طريق التغذية المرجعية
  
  • هناك طريقة أخرى شائعة للغاية للتحكم هي التحكم في السرعة عبر التغذية المرجعية من أجل تحقيق القيمة المستهدفة المطلوبة والحفاظ عليها
    
    • مدمجة لهذا الغرض PID ويتم استخدام وحدة تحكم
      
  • وهناك مثال عملي
    
    • تخيل نظام إمدادات المياه الذي ترغب في الحفاظ على الضغط ثابت داخله (الكمية المطلوبة)
    • ونظرًا لوجود تفريغ مختلف للماء من النظام في أوقات مختلفة فأنت بحاجة إلى محرك المضخة للاستجابة بمرونة للتغيرات في ضغط النظام (الكمية الفعلية)
    • وبالتالي فأنت تقوم بدمج مستشعر ضغط مع خرج من 0-10 فولت (أو 0-20 مللي أمبير) في النظام
    • ومن ثم تقوم بتوجيه هذه الإشارة إلى مغير السرعة وتنشيط التحكم عبر التغذية المرتدة (الحد الأدنى للفرق بين الكمية المطلوبة والكمية الفعلية)
    • كما يمكنك ضبط القيم المطلوبة عند مدخل مغير السرعة، وبالتالي يتم ضبط المحرك أليًا وفقًا للظروف الحالية
      
      • هذه الطريقة، من بين أمور أخرى، تعد طريقة فعالة جدًا لتوفير تكاليف الكهرباء ونوصي بنشرها بدلاً من الصمام الخانق ومثيله
      • هذا ولا يقتصر التحكم في التغذية المرجعية على التحكم في الضغط، ولكنها تتحكم بشكل مستمر بأي قيمة مستهدفة (الضغط ودرجة الحرارة والتدفق والوزن والسرعة وعزم الدوران وما إلى ذلك) التي يمكن أن تتأثر بسرعة المحرك في التطبيق وقياسها في الوقت الفعلي (مع خرج من القياسات في شكل جهد أو إشارة تيار)

برمجة مغير السرعة

مغير السرعة  قابل للبرمجة مما يعني أنه يمكن للعملاء تكييف ميزات محرك الأقراص مع احتياجاتهم. على سبيل المثال، من المؤكد أن معظم المستخدمين يرغبون في ضبط نطاق الحد الأدنى والأقصى للسرعات وضبط معدل التسارع والتباطؤ وتحديد طريقة التحكم وضبط وظائف مدخلات ومخرجات التحكم، وما إلى ذلك. كل هذه وغيرها من المعلمات قابلة للتخصيص وفقًا لمتطلباتك

 Siemens Starter أو Siemens Drive ولبرمجة المحرك استخدم إما لوحة تحكم إضافية أو واجهة اتصال إضافية وذلك ليتواصل الكمبيوتر مع برنامج

من حيث المبدأ، تعد عملية التهيئة الأساسية لمغير السرعة أمر إلزامي ( لتشغيله بسرعة)، وهنا يتم نقل قيم لوحة المحرك إلى ذاكرة مغير السرعة ويتم تحديد بعض معلمات محرك الأقراص الأساسية (الحد الأدنى والأقصى للتردد، ووضع التحكم، وما إلى ذلك)، هذا و تعد هذه الخطوة ضرورية للتشغيل السليم لمحرك الأقراص ووظائف الحماية المضمنة في مغير السرعة

تتوافق القيم الافتراضية للمصنع في مغير السرعة مع محرك الحث ذو 4 أقطاب بنفس الطاقة المحددة لمغير السرعة، كما يتم ضبط التحكم في البدء/الإيقاف والعكس وإعادة ضبط الخلل مسبقًا الخاصة بالمدخلات الرقمية؛ ويتم ضبط التحكم المستمر في السرعة للإدخال التماثلي

كما يتم تحديد أيضًا الخصائص الخطية مسبقًا وبعد الإعداد الأساسي يمكن تكييف العديد من المعلمات القابلة للبرمجة وفقًا لخصائص المحرك المطلوبة

 طرق الكبح في المحرك

مغيرات السرعة قابلة للبرمجة، مما يعني أنه يمكن للعملاء تكييف ميزات المحرك وفقًا لاحتياجاتهم ومن المؤكد أن معظم المستخدمين يرغبون في ضبط نطاق الحد الأدنى والحد الأقصى للسرعات، وضبط معدل التسارع والتباطؤ، وضبط طريقة التحكم، ووضع وظائف مدخلات ومخرجات التحكم، وما إلى ذلك. كل هذه وغيرها من المعلمات قابلة للتخصيص وفقًا لمتطلباتك

 Siemens Starter أو Siemens Drive Monitor لبرمجة المحرك استخدم إما لوحة تحكم إضافية أو واجهة اتصال إضافية حتى يتثنى للكمبيوتر الاتصال ببرنامج

. من حيث المبدأ، عملية التهيئة الأساسية لمغير السرعة تعتبر إلزامية (لتشغيله بسرعة). وهنا يتم نقل قيم لوحة المحرك إلى ذاكرة مغير السرعة ويتم تحديد بعض معلمات محرك الأقراص الأساسية (الحد الأدنى والأقصى للتردد، ووضع التحكم، وما إلى ذلك)، هذا وتعد هذه الخطوة ضرورية للتشغيل السليم للمحرك ووظائف الحماية المضمنة في مغير السرعة

تتوافق القيم الافتراضية للمصنع في مغير السرعة مع محرك الحث ذو 4 أقطاب بنفس الطاقة المحددة لمغير السرعة، كما يتم ضبط التحكم في البدء/الإيقاف والعكس وإعادة ضبط الخلل مسبقًا الخاصة بالمدخلات الرقمية

ويتم ضبط التحكم المستمر في السرعة للإدخال التماثلي. كما يتم تحديد أيضًا الخصائص الخطية مسبقًا وبعد الإعداد الأساسي يمكن تكييف العديد من المعلمات القابلة للبرمجة وفقًا لخصائص المحرك المطلوبة

كيفية الاستخدام في الأنظمة الآلية

خصائص الحماية

مغيرات السرعة الحديثة مجهزة بخصائص حماية واسعة المدى ليس فقط لحمايتهم ولكن أيضا لحماية المحرك، الأكثر شيوعًا ما يلي

• الحماية من تقصير الدائرة الكهربية (الأرضية وبين الطور البيني)
• الحماية من الحمل الزائد على المحرك ومغير السرعة
• ويتم التحكم في درجة حرارة ملف المحرك عن طريق التغذية المرتدة من أجهزة استشعار درجة الحرارة في الملف
  
  •  في السلسلة الأخيرة، هناك أيضًا ميزة أختيارية "السلامة المتكاملة"، التي تبسط إلى حد كبير تصميم وإنتاج أنظمة المحرك من خلال دمج وظائف الحد من عزم الدوران الآمن، أو التحديد الآمن للسرعة، أو الكبح الآمن  أو التحكم الآمن في الفرامل

 ميزات مغير السرعة - التوافق الكهرومغناطيسي

مميزات مغير السرعة – الاتصال

مميزات مغير السرعة المضافة

• خوانق شبكة الإدخال (الاتصال)
  
  • التي يتم استخدامها لتقليل التغذية المرتدة إلى الشبكة عن طريق تقليل التشوه التوافقي وإطالة عمر مكثفات مغير السرعة
    
• خوانق محرك الخرج
  
  • تقليل حمل الضغط على اللفات الحركية
  • وفي نفس الوقت تقلل من التيارات السعوية، التي بالإضافة إلى ذلك تشدد على أجزاء الطاقة من المحول باستخدام الكبلات الطويلة
  • واستخدامهم يتطلب تهيئة مناسبة للمحول، على وجه التحديد تردد التحويل
  • أما الجهد الناتج هو مقاومات الكبح مستطيلة
• مقاومات الكبح
  
  • تستخدم لكبح المحركات بسرعة لوجود القصور الذاتي
  • مستطيلة تستخدم لكبح المحركات بسرعة لوجود القصور الذاتي. الطاقة العائدة أثناء الكبح السريع للمحرك تنطلق من المقاوم على هيئة نفايات حرارة
    
    • Micromaster 440 and Sinamics G120 with PM240 متاحة فقط ل
      
• مرشحات الشبكة المضافة
  
  • تستخدم للوصول إلى فئة أعلى من مرشحات
• مرشحات كبت التداخل الجيبي
  
  • وتقييد انحدار الجهد
  • والتيارات السعوية تحل محل الخوانق الخارجة (المحرك)
  • والاستخدام يشابه خوانق المحرك ولكن بكفاءة أعلى
  • كما يكون جهد الخرج جيبي
  • ومن العيوب التكاليف العالية

الملخص

بالطبع سنساعدك عندما تقوم باختيار مغير السرعة إن لزم الأمر ولكن من الضروري توضيح بعض المعلومات الأساسية قبل إجراء عملية طلب المنتج

1. مزود الطاقة–  ضع في اعتبارك ما إذا كنت تختار مغير السرعة بمصدر طاقة دخل أحادي الطور أو ثلاثي الطور (حتى 3 كيلوواط فقط ؛ أما أكثر من 3 كيلو واط يتم تشغيل المحولات دائمًا على ثلاث مراحل)
   
2. الطاقة –  مطلوب توضيح معلومات أساسية عن طاقة المحرك حتى يتسنى اختيار مغير السرعة الصحيح
   
3. نوع التطبيق  – ضروري لاختيار سلسلة مغير السرعة المناسبة. بالنسبة للتطبيقات البسيطة والمتساهلة ديناميكيًا، تفي سلسلة محول واحدة أساسية بالغرض، أما بالنسبة للتطبيقات الأكثر تعقيدًا من الضروري تحديد سلسلة مغير السرعة Micromaster440 Sinamics G120
4.   طريقة التحكم بالنسبة للتطبيقات البسيطة، تكون السلسلة الأساسية من مغير السرعة كافية؛ بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب التحكم في ناقل الحركة أو طريقة تحكم أخرى أكثر تعقيدًا،Sinamics G120 Micromaster 440 يلزم استخدام  
5. طريقة التشغيل  –  توضيح كيفية التحكم في مغير السرعة (يدويًا ، عبر لوحة التحكم أو عبر واجهة اتصال)
   
6. متطلبات استرجاع الطاقة – إذا كنت ترغب في توفير تكاليف تشغيل المعدات الخاصة بك وهذه هي المعدات التي يتم فيها كبح القصور الذاتي بشكل متكرر إلى حد ما، مغير السرعة الذي يوفر استعادة الطاقة (Sinamics G120 مع وحدة طاقة PM250 أو PM260)
   
7. مميزات مغير السرعة – حدد متطلباتك الخاصة بعدد المدخلات الرقمية والتماثلية، وواجهة الاتصال البينية، وإمكانية توصيل مقاومات الكبح، ومعدات اختيارية أخرى