ما هو السبب في استخدام المحوِّلات بدلاً من المحولات ذات الدائرة المفتوحة في تطبيقات القيادة المتغيرة التردد؟

في تطبيقات محركات التردد المتغير (VFD)، يتم التفضيل لاستخدام المُحول بدلاً من المحول ذو الدائرة المفتوحة (المعروف أيضًا باسم المحول الخطي) لعدة أسباب. فيما يلي الأسباب الرئيسية:

1. ترددي الإخراج القابل للتعديل

المُحول: يمكن للمُحول إنتاج طاقة كهربائية متناوبة بتردد متغير، وهو الوظيفة الأساسية لـ VFD. من خلال تعديل ترددي الإخراج، يمكن التحكم بدقة في سرعة وعزم دوران المحرك.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: يمكن للمحول ذو الدائرة المفتوحة توفير إخراج بترددي ثابت عادةً ما يتطابق مع ترددي الشبكة (50 هرتز أو 60 هرتز)، ولا يمكنه تعديل الترددي.

2. كفاءة أعلى

المُحول: تعمل المُحوِّلات باستخدام أجهزة التحويل الفعالة (مثل IGBTs) ويمكنها تحقيق كفاءة عالية غالبًا ما تتجاوز 95%.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: تتعرض المحولات ذات الدائرة المفتوحة لخسائر الحديد والنحاس، خاصة عند الحمل الخفيف أو عدم وجود حمل، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة.

3. تيار البدء المنخفض

المُحول: يمكن للمُحوِّلات التحكم في تيار البدء أثناء بدء المحرك، مما يتجنب حدوث قفزات كبيرة في التيار. هذا يساعد في تمديد عمر المحرك ويقلل من التأثير على شبكة الكهرباء.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: لا يمكن للمحولات ذات الدائرة المفتوحة التحكم في تيار البدء، مما يؤدي إلى تيارات بدء كبيرة يمكن أن تسبب انخفاضات في الجهد وتؤثر على المعدات الأخرى.

4. استجابة ديناميكية سريعة

المُحول: تتمتع المُحوِّلات بقدرات استجابة ديناميكية سريعة، مما يسمح لها بالتكيف السريع مع تغييرات الحمل. وهذا أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: تكون الاستجابة الديناميكية للمحولات ذات الدائرة المفتوحة أبطأ ولا يمكنها التكيف السريع مع تغييرات الحمل.

5. وظائف الحماية الغنية

المُحول: عادةً ما تأتي المُحوِّلات مجهزة بعدة وظائف حماية، مثل حماية التحميل الزائد وحماية القصر وحماية الحرارة الزائدة، مما يضمن التشغيل الآمن للنظام.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: تتميز المحولات ذات الدائرة المفتوحة بوظائف حماية محدودة غالباً ما تتطلب أجهزة حماية خارجية.

6. كبح التوافقيات

المُحول: غالبًا ما تشتمل المُحوِّلات الحديثة على مرشحات توافقيات فعالة في كبح التوافقيات، مما يقلل من تلوث الشبكة.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: لا يمكن للمحولات ذات الدائرة المفتوحة كبح التوافقيات بشكل فعال، مما قد يؤدي إلى تدهور جودة الشبكة.

7. المرونة والبرمجة

المُحول: توفر المُحوِّلات مرونة وقابلية برمجة عالية، مما يسمح بتنفيذ وظائف معقدة من خلال إعدادات المعلمات والبرمجة، مثل التحكم في السرعات المتعددة وتنظيم PID.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: تتميز المحولات ذات الدائرة المفتوحة بوظائف محدودة ولا يمكنها تحقيق السيطرة والتنظيم المعقد.

8. الحجم والوزن

المُحول: عادةً ما تكون المُحوِّلات أصغر حجمًا وأخف وزنًا، مما يجعلها أسهل في التركيب والصيانة.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: تكون المحولات ذات الدائرة المفتوحة أكبر حجمًا وأثقل وزنًا، مما يجعل التركيب والتعامل أكثر صعوبة.

9. الفعالية الاقتصادية

المُحول: رغم أن الاستثمار الأولي قد يكون أعلى، إلا أن الكفاءة العالية ووفر الطاقة التي توفرها المُحوِّلات يمكن أن تؤدي إلى توفير كبير في التكاليف على المدى الطويل، مما يوفر فعالية اقتصادية جيدة.

المحول ذو الدائرة المفتوحة: يكون التكلفة الأولية للمحولات ذات الدائرة المفتوحة أقل، لكن كفاءتها المنخفضة وتكاليف الصيانة العالية تؤدي إلى زيادة التكاليف التشغيلية على المدى الطويل.

ملخص

في تطبيقات VFD، توفر المُحوِّلات العديد من المزايا على المحولات ذات الدائرة المفتوحة، بما في ذلك ترددي الإخراج القابل للتعديل وكفاءة عالية وتيار بدء منخفض واستجابة ديناميكية سريعة ووظائف حماية غنية وكبح التوافقيات والمرونة والبرمجة والأحجام والوزن الأصغر والفائدة الاقتصادية. هذه المزايا تجعل المُحوِّلات الخيار المفضل لتطبيقات VFD.