الانفرتر سؤال وجواب

 جهاز الانفرتر او مغير السرعة هو جهاز يستخدم للتحكم فى المحركات الحثية ولايفهمه اغلب المهندسين والفنيين بصورة صحيحة, اقوم بشرح الانفرتر بنظام السؤال والجواب

اسئلة واجوبة حول جهاز مغير السرعة الانفرتر inverter للتحكم فى سرعة المحركات شرح الانفرتر وانواع الانفرتر ومكونات الانفرتر وتوصيل الانفرتر واهم الاعطال

 ماهو جهاز الانفرتر؟

هو جهاز يقوم بالتحكم فى سرعة المحرك الحثى او التزامنى بواسطة الكترونات القدرة power electronic

كيف يتم التحكم فى سرعة المحرك؟

يتم التحكم فى سرعة المحرك عن طريق تغيير التردد حيث ان السرعة تتناسب مع التردد
السرعة التزامنية اى سرعة المجال الدوار = 60*التردد/ نصف عدد الاقطاب ( لفة/دقيقة) وهى سرعة ثابتة
السرعة الفعلية للمحرك تكون اقل من السرعة التزامنية بمقدار معامل الانزلاق والذى يساوى تقريبا 5%
بالتالى لو ضربت السرعة التزامنية ب 0.95 سيعطيك السرعة الفعلية
مثلا السرعة التزامنية لمحرك 2 قطب هى 3000 لفة/دقيقة والسرعة الفعلية هى 2850 لفة/دقيقة
بالتالى اذا تم توصيل المحرك بمصدر الكهرباء فانه يدور بسرعة ثابتة وفى اغلب التطبيقات تطلب سرعة متغيرة طبقا لظروف التشغيل ومن هنا ياتى دور مغير السرعة الانفرتر والتى تقوم بتغيير التردد لتتغير سرعة المحرك
تقوم مغير السرعة بزيادة او خفض تردد تشغيل المحرك عن التردد المقنن 50 هرتز بالتالى تزيد او تنخفض سرعة المحرك
  • اذا تم تشغيل المحرك بتردد 50 هرتز يدور بالسرعة المقننة
  • اذا تم تشغيل المحرك ب 25 هرتز يدور المحرك بسرعة 25/50 اى نصف السرعة المقننة واذا تم تشغيل المحرك ب 100 هرتز يدور المحرك بسرعة 100/50 اى ضعف السرعة المقننة وهكذا..

ما اقصى تردد لمغير السرعة ؟

بعض مغير السرعة اقصى تردد لها 150 هرتز والبعض الاخر 400 هرتز والبعض الاخر 650 هرتز مع العلم ان اغلب التطبيقات لا تطلب سرعة اكبر من ضعف السرعة المقننة اى 100 هرتز
مع العلم ايضا ان اقصى تردد للجهاز فى حالة التشغيل القياسى اكبر من اقصى تردد للجهاز فى حالة التشغيل الاتجاهى
فان كان اقصى تردد للجهاز 650 هرتز فى حالة التحكم القياسى, فان اقصى تردد لنفس الجهاز فى حالة التحكم الاتجاهى 200 هرتز

لما اقصى تردد فى حالة التحكم الاتجاهى اقل من اعلى تردد فى التحكم القياسى؟

الجهاز يستطيع اخراج جهد بتردد عالى فى اى نظام تحكم,  فالمشكلة ليست فى اخراج التردد المشكلة ان فى التحكم الاتجاهى يتم قياس بيانات المحرك عشرات او مائة مرة فى الثانية, بزيادة التردد يجب زيادة سرعة المعالج وهذا هو سبب انخفاض اعلى تردد فى التحكم الاتجاهى

ما اقصى سرعة للمحرك؟

اقصى سرعة للمحرك 2 قطب هى ضعف السرعة المقننة اى 100 هرتز ولايفضل تشغيله باعلى من هذه السرعة لاعتبارات ميكانيكية حيث ان رومان البلى غير مصمم للعمل على سرعة اكبر من ذلك, ايضا هناك اعتبارات كهربية حيث يزيد الفقد وتنخفض القدرة والعزم بصورة كبيرة
حيث ان عزم المحرك وقدرته ينخفضا بزيادة السرعة عن السرعة المقننة

ما الهدف من وجود مغيرات سرعة بترددات عالية حتى 650 هرتز؟

تستخدم هذه السرعات العالية فى تطبيقات خاصة مع محركات فائقة السرعة (محركات المغزل) spindle motors تكون هذه المحركات مصممة للعمل بالترددات العالية 400 هرتز فاكثر

ماهى المحركات فائقة السرعة spindle motors ؟

اقصى سرعة للمحرك الحثى هى 3000 لفة فى الدقيقة لمحرك 2 قطب, فى التطبيقات التى تطلب سرعة اكبر من ذلك لا يمكن خفض عدد الاقطاب عن 2 قطب!!! لذا يتم تصميم المحرك الحثى ثلاثى الاوجه للعمل على تردد عالى مثلا التردد المقنن للمحرك هو 400 هرتز بالتالى نستطيع الحصول على محركات بسرعات تتراوح بين 3800 -100 الف لفة/دقيقة حسب تصميم المحرك
توجد ميزة هامة بها بسبب استخدام التردد العالى فان القلب الحديدى المستخدم يكون مخصص للتردادات العالية بالتالى يكون الوزن اقل كثيرا من القلب الحديدي المخصص للترددات المنخفضة فى المحركات المصممة على 50 او 60 هرتز ايضا يكون جسم المحرك من الالومونيوم لتقليل الوزن ,لذا تجده مفضل للاستخدام فى التطبيقات التى تطلب وزن منخفض للمحرك مثل الطائرات حيث يكون اى محرك بها (مراوح تهوئة الخ) مصمم للعمل على تردد 400 هرتز ايضا تجده كمحرك للمروحيات الكهربية (الطائرة المروحية التى تعمل بمحرك كهربى!) ايضا تجده فى التطبيقات الصناعية التى تطلب سرعة دوران عالية مثل الطلمبات او ماكينات التحكم بالحاسب CNC
عودة لمغيرات السرعة!

لما ينخفض عزم المحرك وقدرته فى السرعات الاعلى من السرعة المقننة؟

بزيادة التردد عن 50 هرتز تزيد السرعة وينخفض العزم, ولتثبيت العزم يجب زيادة الجهد بنفس النسبة لكن عوضا عن ذلك نقوم بتثبيت الجهد والنتيجة انخفاض العزم
اما سبب انخفاض القدرة هو زيادة التردد اى زيادة المعاوقة الحثية اى انخفاض التيار

لما نقوم بتثبيت الجهد فى السرعات الاعلى من السرعة المقننة؟؟

والله يابنى هو بيثبت لوحده!!
مغير السرعة لاتستطيع ان تعطى جهد خرج اكبر من جهد الدخل بمعنى لو جهد الدخل 380 فولت يكون اقصى جهد خرج هو الاخر 380 فولت

هل يمكن تشغيل المحرك باعلى من سرعته المقننه وبعزم كامل؟

نعم يمكن ذلك بزيادة الجهد بنفس نسبة زيادة التردد حتى 87 هرتز
او بزيادته  بمقدار 30% عند ضعف السرعة اى عند 100 هرتز

لكن مغير السرعة لايمكن ان تخرج جهد اكبر من جهد الدخل اذا كيف يمكن زيادة الجهد ؟؟

الحل هو توصيل المحرك دلتا بشرط جهد دلتا يكون 220 فولت واستخدام مغير السرعة 3 فاز 380 فولت وادخال التردد المقنن للمحرك 87 هرتز (50*جذر3) والجهد المقنن للمحرك 380 فولت (220*جذر3) وتعرف هذه الطريقة بنظام 87 هرتز وستشرح بالتفصيل لاحقا (يتم استخدام قدرة مغير السرعة اكبر من قدرة المحرك بمقدار جذر3)

ما اقل تردد لمغير السرعة؟

اقل تردد يخرجه الجهاز = 0.1 هرتز, لكن اقل تردد نستخدمه فى التطبيقات هو  0.5 هرتز ( فى حالة التحكم الاتجاهى فان العزم يكون عالى) لكن العزم سيكون منخفض للمحرك فى حالة التحكم القياسى لذا يكون اقل تردد فى حدود 4 هرتز فى حالة التحكم القياسى - طبقا لعزم الحمل-
مع العلم اذا تم تشغيل المحرك باستمرار باقل من نصف السرعة المقننة (اى باقل من 25 هرتز) يتم تخفيض قدرة المحرك (اى يجب استخدام محرك اكبر فى القدرة) او يتم استخدام تبريد جبرى للمحرك اى اضافة محرك اخر بمروحة لتبريد المحرك

ماهى دقة السرعة؟

اى مقدار اختلاف السرعة الفعلية عن السرعة المطلوبة, ذلك يعتمد على نوع نظام التحكم الموجود بمغير السرعة هل هو تحكم خطى ام اتجاهى؟
هل هو نظام تحكم مغلق (وجود تغذية عكسية فيد باك مثلا اشارة سرعة) ام نظام تحكم مفتوح (بدون تغذية عكسية فيد باك)؟
  • دقة السرعة فى حالة نظام تحكم قياسى مفتوح 1%
  • دقة السرعة فى حالة نظام تحكم قياسى مغلق 0.1%
  • دقة السرعة فى حالة نظام تحكم اتجاهى مفتوح 0.01%
  • دقة السرعة فى حالة نظام تحكم اتجاهى مغلق 0.001%

كيف يمكن ضبط السرعة المطلوبة؟

توجد عدة خيارات لتناسب التطبيقات المختلفة

  • سرعة ثابتة مثلا بالضغط على زر تشغيل يدور المحرك بسرعة ثابتة تحددها انت
  • اكثر من سرعة ثابتة ويوجد اكثر من مفتاح تشغيل بالضغط على اى مفتاح تشغيل يدور المحرك بسرعة معينة تحددها انت وبالضغط على مفتاح ثانى يدور بسرعة ثانية تحددها انت وهكذا...
  • سرعة متغيرة بواسطة مقاومة متغيرة تثبت فى لوحة التحكم وتقوم انت بتحديد اقل سرعة واعلى سرعة وبادارة المقاومة مع او ضد عقارب الساعة تزيد او تقل السرعة
  •  سرعة متغيرة بواسطة MOP او بواسطة مفتاحين عند الضغط على مفتاح تزيد السرعة وعند الضغط على المفتاح الاخر تقل السرعة
  • سرعة متغيرة بواسطة اشارة تماثلية 4-20 مللى امبير او 0-10 فولت او -10 – 10 فولت وتاتى الاشارة مثلا من جهاز تحكم مبرمج plc او من جهاز سريان flow meter او من وحدة قياس حرارة مثلا حسب التطبيق!! وتقوم انت بتحديد اقل واعلى سرعة للاشارة

هل يمكن استخدام مغير السرعة مع المحرك التزامنى؟؟

يجب ان تكون مغير السرعة مصممة للعمل مع المحرك التزامنى ويوجد بعض الانواع يمكن تشغيل المحرك الحثى و التزامنى ولكن يجب اختيار نوع المحرك فى ترميز خاص حيث ان خواص تشغيل المحرك التزامنى تختلف عن المحرك الحثى  

كيف يمكن معرفة نوع المحرك تزامنى ام حثى؟؟

السرعة التزامنية = 60* التردد/نصف عدد الاقطاب
  • لو سرعة المحرك =السرعة التزامنية اذا هو محرك تزامنى!!
  • لو سرعة المحرك اقل من السرعة التزامنية اذا هو محرك حثى!!

ماهى طريقة توصيل ملفات المحرك فى حالة مغير السرعة؟

مثلا لو جهد المحرك 380/220 اى جهد نجمة ب 380 فولت

  • فى حالة توصيله بمغير سرعة 3 فاز 380 فولت, اى اقصى جهد خرج 380 فولت , يتم توصيل المحرك نجمة وفى هذه الحالة يعمل المحرك اقل من السرعة المقننة بعزم كامل واعلى من السرعة المقننة بعزم منخفض كما اوضحنا ويتم ادخال بيانات المحرك من يافطة المحرك للجهاز (جهد نجمة وتيار نجمة وقدرة المحرك) وفى هذه الحالة قدرة جهاز مغير السرعة نفس قدرة المحرك
  •  فى حالة توصيله بمغير سرعة احادى الوجه 220 فولت اى ان جهد تغذية الجهاز احادى الوجه 220 فولت وجهد خرج الجهاز ثلاثى الاطوار 220 فولت يجب توصيل المحرك دلتا 220 فولت ويكون تيار المحرك اعلى منه فى حالة نجمة, وفى هذه الحالة يعمل المحرك اقل من السرعة المقننة بعزم كامل واعلى من السرعة المقننة بعزم منخفض كما اوضحنا ويتم ادخال بيانات المحرك من يافطة المحرك للجهاز (جهد دلتا وتيار دلتا وقدرة المحرك) وفى هذه الحالة قدرة جهاز مغير السرعة نفس قدرة المحرك
  • فى حالة توصيله بمغير سرعة ثلاثى الوجه 220 فولت بالتالى يتم تغذية الجهاز بجهد ثلاثى الوجه 220 فولت وجهد خرج الجهاز ثلاثى الاطوار 220 فولت يجب توصيل المحرك دلتا 220 فولت ويكون تيار المحرك اعلى منه فى حالة نجمة, وفى هذه الحالة يعمل المحرك اقل من السرعة المقننة بعزم كامل واعلى من السرعة المقننة بعزم منخفض كما اوضحنا ويتم ادخال بيانات المحرك من يافطة المحرك للجهاز (جهد دلتا وتيار دلتا وقدرة المحرك) وفى هذه الحالة قدرة جهاز مغير السرعة نفس قدرة المحرك فى حالة توصيله بمغير سرعة 3 فاز 380 فولت اى اقصى جهد خرج 380 فولت والرغبة فى العمل بسرعة اكبر من السرعة المقننة وبعزم كامل يتم توصيل المحرك دلتا 220 فولت ويتم ادخال بيانات المحرك للجهاز مضروبة فى جذر 3 بمعنى تردد المحرك المقنن 50*جذر 3 =87 هرتز وجهد المحرك المقنن 220*جذر3=380 فولت وايضا ندخل قدرته المقننة اكبر بمقدار جذر 3 وتيار المحرك دلتا مع العلم ان قدرة مغير السرعة تكون اكبر من قدرة المحرك بمقدار  جذر 3 وفى هذه الحالة عند العمل على تردد 50 هرتز يكون جهد خرج الجهاز 220 فولت وعند زيادة التردد يزداد الجهد بنفس النسبة حتى تردد 87 هرتز يكون الجهد 380 فولت واذا زاد التردد اعلى من ذلك يثبت الجهد عند 380 فولت لان ده اقصى جهد للجهاز وشرط هذه الطريقة ان يكون عزل المحرك عالى لانه سيتعرض لاجهادات عالية قد تسبب احتراق المحرك العادى وهى عادة تستخدم مع المحركات 4 قطب فاكثر وتستخدم بحذر مع محركات 2 قطب لقيود ميكانيكية! , تكون قدرة الجهاز اكبر من قدرة المحرك بمقدار جذر 3 ايضا يتم تشغيل المحرك باكبر من قدرته بمقدار جذر 3 عند تردد 87 هرتز! 

ماهو الافضل استخدام محرك سرعته اكبر من السرعة المطلوبة وخفض سرعته بواسطة مغير السرعة ام استخدام محرك سرعته اقل من السرعة المطلوبة وزيادة السرعة بواسطة مغير السرعة؟

الافضل بلاجدال استخدام محرك سرعته اكبر ونخفض السرعة باستخدام جهاز مغير السرعة حيث يكون اداء المحرك افضل وعزمه يكون اكبر بالاضافة الى ان الاجهادات الكهربية على عزل المحرك تكون اقل! وفى هذه الحالة تكون قدرة جهاز مغير السرعة نفس قدرة المحرك
اما لو استخدمنا محرك سرعته اقل وقمنا بزيادة السرعة بواسطة جهاز مغير السرعة والتشغيل بنظام 87 هرتز, فان المحرك يتعرض لاجهادات عالية على العزل وايضا الاداء يكون اقل وايضا يتم استخدام جهاز مغير سرعة قدرته اكبر من قدرة المحرك بمقدار جذر 3 بالتالى تزيد قدرة المحرك بمقدار جذر 3 ايضا !! (اى ان المحرك يعمل بقدرة اكبر من قدرته)
اما لو استخدمنا محرك سرعته اقل وقمنا بزيادة السرعة بواسطة جهاز مغير السرعة والتشغيل بنظام ضعف المجال, فان قدرة وعزم المحرك تقل بزيادة السرعة عن السرعة المقننة بالتالى ربما نحتاج لتخفيض قدرة المحرك وفى هذه الحالة تكون قدرة جهاز مغير السرعة نفس قدرة المحرك

  • يجب اختيار المحرك الذى تكون سرعته اقرب ما يكون للسرعة المطلوبة
  • فى حالة عزم الحمل العالى يفضل اختيار محرك 4 قطب حيث يكون عزمه اكبر  مرتين من عزم المحرك 2 قطب فى السرعات الاقل من 2800 لفة/دقيقةاما فى حالة عزم الحمل المنخفض (مثل المراوح) يمكن استخدام محرك 2 قطب حيث تكون كفائته وقدرته فى السرعات المنخفضة اكبر من محرك ذا عدد اقطاب اكبر ويعمل بسرعة اعلى !

كيف يتم استبدال محرك تيار مستمر بمحرك متردد وجهاز مغير سرعة؟

يتم اختيار محرك تأثيرى بنفس سرعة وقدرة محرك التيار المستمر
فاذا كانت سرعة محرك التيار المستمر 1500 لفة فى الدقيقة يتم اختيار محرك تأثيرى 4 قطب بسرعة 1500 لفة فى الدقيقة وان كان 3000 لفة فى الدقيقة يتم اختيار محرك تأثيرى 2 قطب 3000 لفة فى الدقيقة
اما اذا كانت سرعة المحرك تقع بين سرعتين مثلا 2000 لفة فى الدقيقة فيتم اختيار محرك تاثيرى سرعته اكبر مثلا 2 قطب 3000 لفة فى الدقيقة
ويتم خفض سرعته باستخدام مغير السرعة لكن عزم المحرك سيكون اقل لو اختير نفس قدرة المحرك المستمر
لذا نختار قدرة المحرك اكبر من قدرة المحرك التيار المستمر بمقدار 3000/2000 (النسبة بين السرعتين) اى مرة ونصف قدرة المحرك المستمر ليعطى العزم المطلوب عن 2000 لفة/دقيقة

هل يمكن استبدال صندوق التروس gear box واستخدام جهاز مغير السرعة؟

يمكن ذلك ولكن يجب ان يتم استبدال المحرك بمحرك اخر قدرته اكبر بمقدار النسبة بين سرعة المحرك وسرعة صندوق التروس
مثلا لو محرك 1500 لفة فى الدقيقة يعمل على صندوق تروس 300 لفة فى الدقيقة فيجب اختيار محرك قدرته اكبر بمقدار 1500/300 اى بمقدار 5 مرات!!
لان صندوق التروس يزيد العزم بمقدار 1500/300 اى بمقدار خمس مرات 

هل يمكن استبدال التارة والسير v belt بجهاز مغير سرعة؟

نعم يمكن ذلك بشرط استخدام محرك اكبر فى القدرة بمقدار النسبة بين سرعة المحرك والسرعة الفعلية للمعدة او السير او او
اذا كانت سرعة المحرك 3000 لفة فى الدقيقة ويدير سير بواسطة تارة حيث يدور تارة السير بسرعة 1500 لفة فى الدقيقة
اذا لاستبدال التارة والسير (لكثرة مشاكلهم من قطع للسير او نطر للسير الخ الخ) يجب استخدام محرك تاثيرى قدرته اكبر بمقدار 3000/1500 اى اكبر مريتن من المحرك المستخدم 
وذلك لان تخفيض السرعة باستخدام التارة (تارتين ذا احجام مختلفة بينهم سير) يرفع العزم بنفس مقدار خفض السرعة لذا يجب استخدام محرك اكبر فى القدرة بنفس النسبة ليعطى نفس العزم

هل يمكن تشغيل مغيرات السرعة ثلاثية الاوجه على منبع وجه واحد؟

جميع مغيرات السرعة الثلاث اوجه 220 فولت مصمه للعمل كوجه واحد L-N  لكن جهد الخرج يساوى جهد الدخل اى 220 فولت
مغيرات السرعة الثلاث اوجه 380 فولت غير مصممة للعمل على وجه واحد L-N

هل يمكن ان يعمل مغير السرعة ثلاثى الاوجه فى حالة سقوط وجه؟

سيؤدى ذلك لارتفاع تيار الدايود المتصل بالوجهين بمقدار 1.22 وسينخفض جهد خرج الجهاز بمقدار 30%
والتشغيل على هذا الوضع يؤدى لتلف القنطرة بسبب ارتفاع التيار لذا توجد فى اجهزة مغيرات السرعة حماية ضد سقوط وجه او فازة وحماية ضد انخفاض الجهد المستمر dc bus (سقوط وجه يعنى انخفاض الجهد المستمر !!)
ايضا انخفاض جهد الخرج سيؤدى لانخفاض عزم المحرك وسيفصل بسبب الحمل الزائد!
يفصل الحهاز بسبب انخفاض الجهد المستمر وقبل الفصل بسبب الحمل الزائد!!

اذا استفدت ولو بالقليل يمكنك دعمنا بعمل   شير او مشاركة للموضوع  على الفيس او تويتر, كما يمكنك عمل متابعة للمدونة والتعليق فى حالة وجود اى استفسار

جميع الحقوق محفوظة للمهندس ايمن ياسر عبدالعزيز ويمنع منعا باتا اعادة نشر الموضوع باى طريقة كانت

م/ ايمن ياسر عبد العزيز
مهندس كهرباء قوى ومهتم بالتحكم الالى ومؤلف موسوعة التحكم من التاء الى الميم "تم" والتى تختص بشرح التحكم من البداية الى النهاية من واقع الخبرة العملية كما تختص بشرح الخدمات الاساسية لاى منشأة صناعية من ضواغط هواء مجففات هواء غلايات شيللر مولدات ولوحات ATS مكتبة كتب هندسية pdf جدول معدل استهلاك الوقود للمولدات أعطال المولدات الكهربائية وكيفية إصلاحها pdf أنواع الطاقة الشمسية
تعليقات