نظرًا لأنه من الصعب تغيير تردد الموجة الجيبية المتناوبة أثناء التواجد في وضع التيار المتردد، فإن المهمة الأولى لمحول التردد هي تحويل الموجة إلى تيار مستمر.كما سترون بعد قليل، من السهل نسبيًا التعامل مع التيار المستمر لجعله يبدو مثل التيار المتردد.المكون الأول لجميع محولات التردد هو جهاز يعرف باسم المقوم أو المحول.
تقوم دائرة المقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر وتقوم بذلك بنفس الطريقة التي يقوم بها شاحن البطارية أو ماكينة اللحام بالقوس الكهربائي.يستخدم جسر ديود للحد من انتقال الموجة الجيبية المتناوبة في اتجاه واحد فقط.والنتيجة هي شكل موجة تيار متردد مصحح بالكامل يتم تفسيره بواسطة دائرة تيار مستمر على أنه شكل موجة تيار مستمر أصلي.تقبل محولات التردد ثلاثية الطور ثلاث مراحل منفصلة لإدخال التيار المتردد وتحولها إلى مخرج تيار مستمر واحد.يمكن أن تقبل معظم محولات التردد ثلاثية الطور أيضًا طاقة أحادية الطور (230 فولت أو 460 فولت)، ولكن نظرًا لوجود ساقين واردتين فقط، يجب تخفيض خرج محولات التردد (HP) لأن تيار التيار المستمر الناتج ينخفض بشكل متناسب.من ناحية أخرى، محولات التردد الحقيقية أحادية الطور (تلك التي تتحكم في المحركات أحادية الطور) تستخدم مدخلات أحادية الطور وتنتج خرج تيار مستمر يتناسب مع المدخلات.
هناك سببان وراء كون المحركات ثلاثية الطور أكثر شيوعًا من الأجزاء المضادة أحادية الطور عندما يتعلق الأمر بالتشغيل المتغير السرعة.أولاً يقدمون نطاق طاقة أوسع بكثير.ولكن لا تقل أهمية عن ذلك قدرتهم على بدء التناوب من تلقاء أنفسهم.من ناحية أخرى، غالبًا ما يتطلب المحرك أحادي الطور بعض التدخل الخارجي لبدء الدوران.في هذه الحالة، سنقتصر مناقشتنا على المحركات ثلاثية الطور المستخدمة في محولات التردد ثلاثية الطور.
أما المكون الثاني، والمعروف باسم DC Bus (الموضح في وسط الرسم التوضيحي)، فهو غير موجود في جميع محولات التردد لأنه لا يساهم بشكل مباشر في تشغيل التردد المتغير.ولكنها ستكون موجودة دائمًا في محولات التردد عالية الجودة للأغراض العامة (تلك التي تصنعها الشركات المصنعة لمحولات التردد المخصصة).بدون الخوض في الكثير من التفاصيل، يستخدم ناقل التيار المستمر مكثفات ومحثًا لتصفية جهد 'تموج' التيار المتردد من التيار المستمر المحول قبل دخوله إلى قسم العاكس.ويمكن أن تشتمل أيضًا على مرشحات تعيق التشوه التوافقي الذي يمكن أن يرتد إلى مصدر الطاقة الذي يزود محول التردد.تتطلب محولات التردد الأقدم وبعض محولات التردد الخاصة بالمضخة مرشحات خطية منفصلة لإنجاز هذه المهمة.
يستخدم العاكس ثلاث مجموعات من ترانزستورات التحويل عالية السرعة لإنشاء 'نبضات' تيار مستمر تحاكي المراحل الثلاث للموجة الجيبية للتيار المتردد.لا تحدد هذه النبضات جهد الموجة فحسب، بل تحدد ترددها أيضًا.مصطلح العاكس أو الانعكاس يعني 'الانعكاس' ويشير ببساطة إلى الحركة لأعلى ولأسفل لشكل الموجة المتولدة.يستخدم عاكس محول التردد الحديث تقنية تُعرف باسم 'تعديل عرض النبض' (PWM) لتنظيم الجهد والتردد.
محركات التردد المتغير، والمعروفة باسم VFDs، هي أجهزة إلكترونية تتحكم في سرعة وعزم دوران المحركات الكهربائية عن طريق تغيير تردد وجهد الطاقة الموردة للمحرك.يتم استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والتجارية لتحقيق كفاءة الطاقة والتحكم الدقيق في المحركات والمرونة التشغيلية.
تتمثل الوظيفة الأساسية لـ VFD في تحويل طاقة التيار المتردد ذات التردد الثابت (AC) من الشبكة الكهربائية إلى طاقة تيار متردد متغيرة التردد يمكن توفيرها للمحرك.من خلال ضبط مخرجات التردد والجهد، يمكن لـ VFD التحكم في سرعة دوران المحرك، مما يسمح بالتحكم الدقيق وتحسين أداء المحرك.
إحدى المزايا الرئيسية لـ VFDs هي قدرتها على توفير الطاقة.إن طرق التحكم التقليدية في المحركات مثل الاختناق الميكانيكي أو تبديل التشغيل/الإيقاف تهدر كميات كبيرة من الطاقة.من ناحية أخرى، يمكن لـ VFDs أن تطابق سرعة المحرك وخرج الطاقة مع متطلبات الحمل الفعلية، مما يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة.تعتبر هذه الميزة مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي يعمل فيها المحرك بأحمال جزئية لفترات طويلة.
توفر VFDs أيضًا تحكمًا وحماية محسنة للمحرك.مع القدرة على ضبط سرعة المحرك وعزم الدوران، تتيح VFDs بدء التشغيل والإيقاف السلس للمحرك، مما يقلل من الضغط الميكانيكي والتآكل.يمكنها أيضًا توفير ميزات حماية متقدمة للمحرك، مثل الحماية من الحمل الزائد، واكتشاف الدائرة القصيرة، ومراقبة الجهد/التيار، مما يعزز عمر المحرك وموثوقيته.
الميزة الأخرى لـ VFD هي مرونتها وقدرتها على التكيف.إنها تسمح بالتحكم الدقيق في سرعة المحرك والتسارع والتباطؤ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات متطلبات التشغيل المختلفة.بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمج VFDs بسهولة في أنظمة التشغيل الآلي، مما يتيح التكامل السلس مع أجهزة التحكم الأخرى ويعزز كفاءة النظام بشكل عام.
باختصار، تعد محركات التردد المتغير أجهزة أساسية توفر تحكمًا دقيقًا وموفرًا للطاقة للمحركات الكهربائية.إن قدرتها على تغيير التردد وخرج الجهد تسمح بأداء المحرك الأمثل وتوفير الطاقة وحماية المحرك المحسنة.بفضل مرونتها وقدرتها على التكيف، تلعب VFD دورًا حيويًا في العديد من التطبيقات الصناعية والتجارية، مما يساهم في تحسين الكفاءة والإنتاجية.
