מהן מערכות הנעה חשמלית

הגדרה

מערכת הנעה חשמלית מוגדרת כמנגנון המתוכנן לרגל את מהירות המנוע החשמלי, את המומנט ואת כיוון הסיבוב. בעוד שכל מערכת הנעה חשמלית יכולה להחזיק בתכונות ייחודיות, הן חולקות גם מספר תכונות משותפות.

מערכות הנעה חשמלית

האיור שלהלן מתאר את התצורה הטיפוסית של רשת הפצה חשמלית ברמת המפעל. בהקמה זו, מערכת ההנעה החשמלית מחליצה את המתח המתחלף (AC) המגיע ממרכז בקרת מנועים (MCC). המרכז מכהן כמרכז מרכזי, שמשתמש בפיזור המתח למספר מערכות הנעה הממוקמות באזור מסוים.

במפעלים גדולים מאוד, פעילים לעתים קרובות מספר מרכזי בקרה. המרכזים הללו מקבלים מתח מהמרכז הראשי לפיזור המתח הידוע כמרכז בקרת המתח (PCC). הן המרכז MCC והן המרכז PCC משתמשים בדרך כלל במכסה פיצוץ אוויריים כיסוי כרכיבי החלפת המתח העיקריים. רכיבי החלפת המתח מתוכננים להתמודד עם עומס חשמלי עד לרמת 800 וולט ו-6400 אמפר, כדי להבטיח ניהול מתח אמין ויעיל בתוך מערכת ההנעה החשמלית והאינפראסטרקטורה הכללית של המפעל.

מערכת ההנעה החשמלית של מנוע האינדוקציה בשליטה על ידי המרת GTO מוצגת באיור שלהלן:

הרכיבים העיקריים של מערכות ההנעה החשמלית

להלן הרכיבים העיקריים של מערכות ההנעה הללו:

• מפסק מתח מתחלף נכנס

• הרכבה של מומר מתח וממרח מתח

• ציוד מפסק מתח יוצא DC ומתח AC

• לוגיקה של בקרה

• המנוע והטען המשויך אליו

הרכיבים העיקריים של מערכת המתח החשמלית מפורטים להלן.

ציוד מפסק מתח מתחלף נכנס

ציוד מפסק המתח המתחלף נכנס כולל יחידת מפסק-פוזה ומגע מתח מתחלף. רכיבים אלו הם בדרך כלל בעלי דרגות מתח ואמפר עד לרמת 660V ו-800A. במקום מגע מתח מתחלף רגיל, לעיתים משתמשים במגע מתח מתחלף ממוקם על מסילה, ומכסה פיצוץ אווירי משמש כמפסק מתח המתחלף הנכנס. השימוש במגע מתח מתחלף ממוקם על מסילה מרחיב את יכולות הדירוג עד לרמת 1000V ו-1200A.

ציוד מפסק המתח מצויד בפוזה בעלת יכולת פיצוץ גבוהה (HRC) שדרגתה עד לרמת 660V ו-800A. בנוסף, הוא כולל מנגנון הגנה טרמי כדי להגן על המערכת מטעינה יתר. במקרים מסוימים, ניתן להחליף את מגע המתח המתחלף באשכול מכסה פיצוץ מחולק לשיפור הביצועים וההגנה.

הרכבה של מומר מתח/ממרח מתח

הרכבה זו מופרדת לשני חלקים עיקריים: אלקטרוניקה של מתח גבוה ובקרה. הבלוק של אלקטרוניקה של מתח גבוה כולל התקנים מוליכים למחצה, מקלחי חום, פוזות מוליכים למחצה, מדפי פיצוץ, ומדיחים. הרכיבים הללו עובדים יחד כדי להתמודד עם משימות המרה של מתח גבוה.

בלוק הבקרה כולל מעגל הזנה, מתח משלים משלו, ומעגל הנהיגה וההפרדה. מעגל הנהיגה וההפרדה אחראיים לניהול ולהרגולציה של זרם המתח למנוע.

כאשר המערכת עובדת בסביבת לולאה סגורה, היא כוללת בקר עם לולאות משוב של זרם ומהירות. מערכת הבקרה כוללת הפרדה של שלושה נקודות, שמגנה כך שהספק המסופק, הקלט והפלט מופרדים ברמות מבודדות מתאימות כדי להגביר את הבטיחות והאמינות.

מדפי פיצוץ קו

מדפי הפיצוץ הקו משחקים תפקיד חשוב בהגנה על המומר מוליכים למחצה מפני שיאי מתח. השיאים הללו יכולים להתרחש בקו המתח עקב הפעלה והפסקה של טעינים המחוברים לקו אותו. מדפי הפיצוץ הקו, בשילוב עם אינדוקטיביות, מפחיתים בצורה יעילה את שיאי המתח הללו.

כאשר מפסק המתח הנכנס פועל ומפסיק את הזנת המתח, מדפי הפיצוץ הקו מספגים כמות מסוימת של אנרגיה שנתקעת. עם זאת, אם המודולטור אינו מכשיר מוליך למחצה, ייתכן ולא יהיה צורך במדפי פיצוץ קו.

לוגיקה של בקרה

לוגיקה של בקרה משמשת לתכנות ולסדרת פעולות שונות של מערכת ההנעה תחת מצבים נורמליים, תקלה ומצבי חירום. התכנות מיועד למנוע פעולות בלתי נורמליות ואי בטוחות, כדי להבטיח את שלמות המערכת. סדרת הפעולות, מצד שני, מבטיחה שתבצעו פעולות כמו הפעלה, עצירה, הפיכה ותנועה לפי סדר מוכן מראש. עבור משימות תכנות וסדרת פעולה מורכבות, לעיתים קרובות משתמשים בבקר לוגיקה תכנותי (PLC) כדי לספק שליטה גמישת ואמינה.