س 31- هل يقوم مغير التردد بحماية المحرك من بعض
المشاكل مثل زيادة الحمل؟
ج 31- كل جهاز يجب أن يكون مزودا بالحماية من زيادة التيار عن القيمة المقننة للجهاز ذاته. ومعظم الأجهزة تتيح إمكانية تغيير قيمة أقصي تيار حسب تيار المحرك ذاته أما حماية المحرك من أية مشاكل أخري فيتكفل بها أجهزة أخري.
س 32- ما هى الإمكانيات الإضافية التى يوفرها مغير التردد ؟
ج 32- تختلف هذه الإمكانيات حسب نوع الجهاز – وهذه الإمكانيات مثل إيقاف المحرك باستخدام الفرملة الذاتية بالتيار المستمر – إيقاف المحرك بإنقاص السرعة تدريجيا بإنقاص التردد – إمكانية إلغاء سرعة معينة أو مدي معين لا يجب أن يدور بها المحرك حيث يحدث رنين ميكانيكي يسبب اهتزازات ميكانيكية عالية – اختيار قيمة التردد الأساسي حسب ما هو مقنن للمحرك – عكس اتجاه الدوران للمحرك – تثبيت جهد الخرج عند قيمة معينة مهما تغير جهد الدخل في حدود معينة – تغيير معدل تغير الجهد مع التردد وذلك طبقاً لطبيعة الحمل. وحديثا تقوم بعض الأجهزة بتحسين خواص المحرك لكي يعطي أكبر عزم ممكن بأقل تيار حتى تتحسن الكفاءة ومعامل القدرة للمحرك وذلك بطريقة تسمي توجيه المجال المغناطيسي Field Oriented Control كما أن بعض الأجهزة الحديثة تشعر بقيمة العزم الميكانيكي الواقع علي المحرك لتعطي جهدا للمحرك يناسب هذا العزم – وعلي سبيل المثال إذا كان عزم الحمل صغيرا فإن هذه الأجهزة تعطي جهدا صغيرا للمحرك وإذا زاد العزم يزداد الجهد.
س 33- ما هي عيوب مغير التردد ؟
ج 33- تتمثل أهم عيوب مغير التردد في ارتفاع الثمن الذي يصل إلي نحو أربعة أمثال ثمن المحرك ذاته . وكان منذ نحو عشر سنوات في حدود خمسة عشر ضعف ثمن المحرك وهو في هبوط مستمر مع زيادة التطور في مكونات المغير – وأما العيب الثاني فهو وجود توافقيات في جهد الخرج تؤدي إلي زيادة مفاقيد المحرك ورفع درجة حرارته مما يؤدي إلي تحميل المحرك بحمل أقصاه يقل عن القيمة المقننة للمحرك حيث تصل إلي نحو 90% ومع التطور في هذه المغيرات تتحسن الموجة أكثر وتقترب نسبة التحميل من الحمل الكامل للمحرك.
س 34- هل توجد بالسوق المحلي أجهزة تعمل بمنظومة التحكم في السرعة مع توجيه المجال المغناطيسي ؟
ج 34- نعم توجد أجهزة من إنتاج شركات متعددة عالمية تعمل بمنظومة توجيه المجال بطريقة التحكم المباشر في العزم DTC وأخري تعمل بطريقة التحكم الاتجاهي Vector Control كما يوجد نوع ثالث يغير سرعة المحركات بتغير التردد ولكنه يغير من قيمة المجال فقط دون أن يغير اتجاه المجال ويسمي التحكم هي هذه الحالة بالتحكم القياسي Scalar Control .
س 35- ما هي الفروق الجوهرية بين الأنواع الثلاثة لأجهزة التحكم في السرعة بتغيير التردد ؟
ج 35- أبسط هذه الأنواع هو مغير التردد القياسي Scalar ويطلق علية عادة Frequency Converter وقد سبق دراسة هذا النوع في البند (13- 4) وهو يعتبر مجرد منبع متغير التردد بجهود تناسب كل تردد ولتشغيله مع أي محرك فإننا لا نعرف الجهاز بأية بيانات عن المحرك ولكن يجب أن يكون تيار المحرك مناسبا لأكبر تيار يتحمله الجهاز ويمكن تشغيل أي محرك بقدرات أقل دون أن نعدل أي شئ في الجهاز بل يمكن تشغيل أكثر من محرك علي الجهاز بشرط أن يتحمل الجهاز مجموع تيارات هذه المحركات . وتتركز عيوب هذا النوع في عدم تحسين خواص الأداء للمحرك عن حالة عمل المحرك مع المنبع الكهربي العادي بل إن خواص المحرك تسوء بعض الشيء لوجود توافقيات – وفي هذا النوع تتكون موجة الجهد بمنظومة تعديل عرض النبضة Pulse Width Modulation .
أما النوع الثاني من هذه الأجهزة والمزود بمنظومة توجيه المجال بطريقة Vector Control ففيه يجب تعريف الجهاز بكل بيانات المحرك بدقة مثل التيار والسرعة والقدرة عند الحمل الكامل والجهد والتردد المقنن ولا يمكن تشغيل اكثر من محرك في نفس الوقت علي الجهاز. وإذا أريد استبدال المحرك بآخر يجب تعريف الجهاز ببيانات المحرك الجديد - ويتميز هذا النوع بأنه يحسن خواص المحرك عن تلك التى تكون مع التشغيل علي المنبع الكهربي العادي. حيث يقل التيار وتتحسن الكفاءة ومعامل القدرة ويزداد عزم الحمل الكامل الذي يمكن تحميلة علي المحرك كما يزداد عزم بدء الدوران وفي هذا النوع أيضا تتكون موجه الجهد عادة بمنظومة تعديل عرض النبضة PWM .
ويحقق النوع الثالث – التحكم المباشر في العزم DTC – مزايا النوع الثاني ولكنه يفضله في أنه أكثر بساطة في التشغيل وأسرع استجابة للتغيرات المفاجئة في الحمل وجهد المنبع ويعطي المحرك السرعة المطلوبة بدقة عالية حيث تقل نسبة الخطأ فيها إلي 0.1% وهناك اختلاف جوهري عن النوع الثاني يتمثل في أن موجة الجهد لخرج الجهاز لا تتكون بمنظومة PWM بل بمنظومة تعديل المتجه الفراغى Space Vector Modulation .
ج 31- كل جهاز يجب أن يكون مزودا بالحماية من زيادة التيار عن القيمة المقننة للجهاز ذاته. ومعظم الأجهزة تتيح إمكانية تغيير قيمة أقصي تيار حسب تيار المحرك ذاته أما حماية المحرك من أية مشاكل أخري فيتكفل بها أجهزة أخري.
س 32- ما هى الإمكانيات الإضافية التى يوفرها مغير التردد ؟
ج 32- تختلف هذه الإمكانيات حسب نوع الجهاز – وهذه الإمكانيات مثل إيقاف المحرك باستخدام الفرملة الذاتية بالتيار المستمر – إيقاف المحرك بإنقاص السرعة تدريجيا بإنقاص التردد – إمكانية إلغاء سرعة معينة أو مدي معين لا يجب أن يدور بها المحرك حيث يحدث رنين ميكانيكي يسبب اهتزازات ميكانيكية عالية – اختيار قيمة التردد الأساسي حسب ما هو مقنن للمحرك – عكس اتجاه الدوران للمحرك – تثبيت جهد الخرج عند قيمة معينة مهما تغير جهد الدخل في حدود معينة – تغيير معدل تغير الجهد مع التردد وذلك طبقاً لطبيعة الحمل. وحديثا تقوم بعض الأجهزة بتحسين خواص المحرك لكي يعطي أكبر عزم ممكن بأقل تيار حتى تتحسن الكفاءة ومعامل القدرة للمحرك وذلك بطريقة تسمي توجيه المجال المغناطيسي Field Oriented Control كما أن بعض الأجهزة الحديثة تشعر بقيمة العزم الميكانيكي الواقع علي المحرك لتعطي جهدا للمحرك يناسب هذا العزم – وعلي سبيل المثال إذا كان عزم الحمل صغيرا فإن هذه الأجهزة تعطي جهدا صغيرا للمحرك وإذا زاد العزم يزداد الجهد.
س 33- ما هي عيوب مغير التردد ؟
ج 33- تتمثل أهم عيوب مغير التردد في ارتفاع الثمن الذي يصل إلي نحو أربعة أمثال ثمن المحرك ذاته . وكان منذ نحو عشر سنوات في حدود خمسة عشر ضعف ثمن المحرك وهو في هبوط مستمر مع زيادة التطور في مكونات المغير – وأما العيب الثاني فهو وجود توافقيات في جهد الخرج تؤدي إلي زيادة مفاقيد المحرك ورفع درجة حرارته مما يؤدي إلي تحميل المحرك بحمل أقصاه يقل عن القيمة المقننة للمحرك حيث تصل إلي نحو 90% ومع التطور في هذه المغيرات تتحسن الموجة أكثر وتقترب نسبة التحميل من الحمل الكامل للمحرك.
س 34- هل توجد بالسوق المحلي أجهزة تعمل بمنظومة التحكم في السرعة مع توجيه المجال المغناطيسي ؟
ج 34- نعم توجد أجهزة من إنتاج شركات متعددة عالمية تعمل بمنظومة توجيه المجال بطريقة التحكم المباشر في العزم DTC وأخري تعمل بطريقة التحكم الاتجاهي Vector Control كما يوجد نوع ثالث يغير سرعة المحركات بتغير التردد ولكنه يغير من قيمة المجال فقط دون أن يغير اتجاه المجال ويسمي التحكم هي هذه الحالة بالتحكم القياسي Scalar Control .
س 35- ما هي الفروق الجوهرية بين الأنواع الثلاثة لأجهزة التحكم في السرعة بتغيير التردد ؟
ج 35- أبسط هذه الأنواع هو مغير التردد القياسي Scalar ويطلق علية عادة Frequency Converter وقد سبق دراسة هذا النوع في البند (13- 4) وهو يعتبر مجرد منبع متغير التردد بجهود تناسب كل تردد ولتشغيله مع أي محرك فإننا لا نعرف الجهاز بأية بيانات عن المحرك ولكن يجب أن يكون تيار المحرك مناسبا لأكبر تيار يتحمله الجهاز ويمكن تشغيل أي محرك بقدرات أقل دون أن نعدل أي شئ في الجهاز بل يمكن تشغيل أكثر من محرك علي الجهاز بشرط أن يتحمل الجهاز مجموع تيارات هذه المحركات . وتتركز عيوب هذا النوع في عدم تحسين خواص الأداء للمحرك عن حالة عمل المحرك مع المنبع الكهربي العادي بل إن خواص المحرك تسوء بعض الشيء لوجود توافقيات – وفي هذا النوع تتكون موجة الجهد بمنظومة تعديل عرض النبضة Pulse Width Modulation .
أما النوع الثاني من هذه الأجهزة والمزود بمنظومة توجيه المجال بطريقة Vector Control ففيه يجب تعريف الجهاز بكل بيانات المحرك بدقة مثل التيار والسرعة والقدرة عند الحمل الكامل والجهد والتردد المقنن ولا يمكن تشغيل اكثر من محرك في نفس الوقت علي الجهاز. وإذا أريد استبدال المحرك بآخر يجب تعريف الجهاز ببيانات المحرك الجديد - ويتميز هذا النوع بأنه يحسن خواص المحرك عن تلك التى تكون مع التشغيل علي المنبع الكهربي العادي. حيث يقل التيار وتتحسن الكفاءة ومعامل القدرة ويزداد عزم الحمل الكامل الذي يمكن تحميلة علي المحرك كما يزداد عزم بدء الدوران وفي هذا النوع أيضا تتكون موجه الجهد عادة بمنظومة تعديل عرض النبضة PWM .
ويحقق النوع الثالث – التحكم المباشر في العزم DTC – مزايا النوع الثاني ولكنه يفضله في أنه أكثر بساطة في التشغيل وأسرع استجابة للتغيرات المفاجئة في الحمل وجهد المنبع ويعطي المحرك السرعة المطلوبة بدقة عالية حيث تقل نسبة الخطأ فيها إلي 0.1% وهناك اختلاف جوهري عن النوع الثاني يتمثل في أن موجة الجهد لخرج الجهاز لا تتكون بمنظومة PWM بل بمنظومة تعديل المتجه الفراغى Space Vector Modulation .
س36 – ما هي
قيمة الجهد عند الترددات المختلفة للأنواع الثلاثة من هذه الأجهزة ؟
ج 36- في النوع الأول Scaler تكون النسبة ثابتة بين الجهد والتردد V/F = Constant خلال الترددات الأقل من التردد المقنن ويمكن أن يزيد الجهد او يقل قليلا عن ذلك تبعا لنوع الحمل من حيث احتياجه إلي عزم كبير أو صغير عند الترددات المنخفضة - وخلال الترددات المرتفعة تظل قيمة الجهد عند قيمة الجهد المقنن أو تزيد قليلا كما سبق بيانه .
أما في النوعين الثاني والثالث فإن تيار المغنطة Flux Command يجب أن يكون ثابتا عند قيمته المقننة خلال جميع الترددات الأقل من التردد المقنن و ذلك حينما يحتاج الحمل لعزم كبير مساوى لعزم الحمل الكامل خلال هذه الفترة - أما إذا كان الحمل يحتاج لعزم منخفض مثل الحمل المروحي فإن مركبة تيار المغنطة يجب أن تقل بمعدل يناسب كل نوع من الأحمال الميكانيكية علي المحرك - وخلال الترددات الأعلى من التردد المقنن يجب أن يتناقص تيار المغنطة حتى لا تزداد مفاقيد الحديد وبالتالي مفاقيد نحاس العضو الثابت للمحرك ويناظر معدل التناقص هذا مثيله في تيار المجال لمحركات التيار المستمر عندما تعمل بسرعة أعلي من السرعة المقننة كما يناظر أيضا معدل تناقص تيار المغنطة عند الترددات المرتفعة في الأجهزة من النوع الأول Scaler" "
أما تيار العزم Torque Command فإنه يقترب من الصفر عند اللاحمل لجميع الترددات ويتزايد خطيا عند زيادة عزم الحمل إلا أن معدل الزيادة الخطية تكون قليلة في السرعات المنخفضة وكبيرة في السرعات العالية لتعويض نقص تيار المغنطة - والتيار الكلي للمحرك يساوي الجذر التربيعي لمجموع مربع تيار المغنطة ومربع تيار العزم.
س 37 - هل يمكن أن يعمل الجهاز بطريقة خاطئة تؤدي الي إساءة خواصالمحرك ؟
ج 37- النوع الأول – ذو المجال القياسي Scaler لا يعمل بطريقة خاطئة مادام جهده وقدرته مناسبين لجهد وقدرة المحرك. ويمكن استبدال المحرك الكبير بآخر صغير أو بمجموعة محركات صغيرة مجموع تياراتها لا تزيد عن التيار المقنن للجهاز – أما في النوعين الثاني Vector Control والثالث DTC فإن الجهاز يمكن أن يعمل بطريقة خاطئة تؤدي إلي زيادة التيار ونقص الكفاءة ومعامل القدرة وعزوم المحرك وذلك إذا حدث خطأ في إعطاء بيانات المحرك للجهاز وأكثر البيانات حساسية لهذا الخطأ هي سرعة المحرك المقننة التي يجب إعطاؤها بالضبط كما هو مدون بلوحة بيانات المحرك وإذا كان الخطأ كبيرا فإن الجهاز سوف يفصل نتيجة زيادة التيار Over Current ولهذا فإن هذين النوعين من الأجهزة لا يعمل أي منهما علي أكثر من محرك واحد.
س 38- كيف نستدل علي أن الجهاز من النوع الثاني أو النوع الثالث يعمل بطريقة صحيحة ؟
ج 38- أبسط الطرق لذلك هي تشغيل المحرك من المنبع العادي – 50 ذبذبة / ثانية وقياس سرعته وقياس تياره عندما يكون محملا بالحمل الكامل أو أقل قليلاً وليس أثناء اللاحمل ثم إعادة تشغيل المحرك من الجهاز وضبط سرعته علي نفس السرعة عندما كان يعمل علي المنيع العادي ثم قياس التيار والمحرك محملاً بنفس الحمل حيث يجب أن يكون هذا التيار أقل من التيار في حالة التشغيل علي المنبع العادي – ويلاحظ هنا أن نقص التيار يكون محدودا جدا وغير ملحوظ اذا كان المحرك عند اللاحمل لأن المجالين يكونان متعامدين عند اللاحمل سواء عمل المحرك التأثيري علي المنبع العادي أو مع أي من الجهازين.
س 39- هل يعمل أي جهاز علي أي من المحركين التزامني أو التأثيري؟
ج 39- يعمل النوع الأول علي أي من المحركين بدون أي مشاكل أما النوعين الثاني والثالث فيعملان فقط علي نوع واحد من المحركات لأن حسابات الجهاز لخواص الأداء للمحرك التزامني تختلف عن حساب خواص المحرك التأثيري. وهذه الخواص يتم حسابها باستمرار طوال فترة تشغيل المحرك لتصحيح قيم تيار المجال وتيار العزم – وبعض الأجهزة مزودة ببرامج حسابات المحرك التزامني وبرامج حسابات المحرك التأثيري- وفى هذه الحالة يجب اختيار نوع المحرك من خيارات الجهاز. كما أن بعض الأجهزة الحديثة مزودة بخيار آخر يتيح تشغيل الجهاز بنظام Scalar Control أو DTC.
س 40- هل تكون شروط اختيار عدد أقطاب المحرك أو شروط استبدال محرك التيار المستمر بمحرك يعمل بهذا الأسلوب أو شروط استبدال محرك سرعة واحدة معه صندوق تروس بمحرك يعمل بهذا الأسلوب هي نفس الشروط عندما يعمل المحرك مع جهاز من النوعين الثاني أو الثالث؟
ج 40- نعم تنطبق نفس الشروط التى سبق بيانها مع النوع الأول .
ج 36- في النوع الأول Scaler تكون النسبة ثابتة بين الجهد والتردد V/F = Constant خلال الترددات الأقل من التردد المقنن ويمكن أن يزيد الجهد او يقل قليلا عن ذلك تبعا لنوع الحمل من حيث احتياجه إلي عزم كبير أو صغير عند الترددات المنخفضة - وخلال الترددات المرتفعة تظل قيمة الجهد عند قيمة الجهد المقنن أو تزيد قليلا كما سبق بيانه .
أما في النوعين الثاني والثالث فإن تيار المغنطة Flux Command يجب أن يكون ثابتا عند قيمته المقننة خلال جميع الترددات الأقل من التردد المقنن و ذلك حينما يحتاج الحمل لعزم كبير مساوى لعزم الحمل الكامل خلال هذه الفترة - أما إذا كان الحمل يحتاج لعزم منخفض مثل الحمل المروحي فإن مركبة تيار المغنطة يجب أن تقل بمعدل يناسب كل نوع من الأحمال الميكانيكية علي المحرك - وخلال الترددات الأعلى من التردد المقنن يجب أن يتناقص تيار المغنطة حتى لا تزداد مفاقيد الحديد وبالتالي مفاقيد نحاس العضو الثابت للمحرك ويناظر معدل التناقص هذا مثيله في تيار المجال لمحركات التيار المستمر عندما تعمل بسرعة أعلي من السرعة المقننة كما يناظر أيضا معدل تناقص تيار المغنطة عند الترددات المرتفعة في الأجهزة من النوع الأول Scaler" "
أما تيار العزم Torque Command فإنه يقترب من الصفر عند اللاحمل لجميع الترددات ويتزايد خطيا عند زيادة عزم الحمل إلا أن معدل الزيادة الخطية تكون قليلة في السرعات المنخفضة وكبيرة في السرعات العالية لتعويض نقص تيار المغنطة - والتيار الكلي للمحرك يساوي الجذر التربيعي لمجموع مربع تيار المغنطة ومربع تيار العزم.
س 37 - هل يمكن أن يعمل الجهاز بطريقة خاطئة تؤدي الي إساءة خواصالمحرك ؟
ج 37- النوع الأول – ذو المجال القياسي Scaler لا يعمل بطريقة خاطئة مادام جهده وقدرته مناسبين لجهد وقدرة المحرك. ويمكن استبدال المحرك الكبير بآخر صغير أو بمجموعة محركات صغيرة مجموع تياراتها لا تزيد عن التيار المقنن للجهاز – أما في النوعين الثاني Vector Control والثالث DTC فإن الجهاز يمكن أن يعمل بطريقة خاطئة تؤدي إلي زيادة التيار ونقص الكفاءة ومعامل القدرة وعزوم المحرك وذلك إذا حدث خطأ في إعطاء بيانات المحرك للجهاز وأكثر البيانات حساسية لهذا الخطأ هي سرعة المحرك المقننة التي يجب إعطاؤها بالضبط كما هو مدون بلوحة بيانات المحرك وإذا كان الخطأ كبيرا فإن الجهاز سوف يفصل نتيجة زيادة التيار Over Current ولهذا فإن هذين النوعين من الأجهزة لا يعمل أي منهما علي أكثر من محرك واحد.
س 38- كيف نستدل علي أن الجهاز من النوع الثاني أو النوع الثالث يعمل بطريقة صحيحة ؟
ج 38- أبسط الطرق لذلك هي تشغيل المحرك من المنبع العادي – 50 ذبذبة / ثانية وقياس سرعته وقياس تياره عندما يكون محملا بالحمل الكامل أو أقل قليلاً وليس أثناء اللاحمل ثم إعادة تشغيل المحرك من الجهاز وضبط سرعته علي نفس السرعة عندما كان يعمل علي المنيع العادي ثم قياس التيار والمحرك محملاً بنفس الحمل حيث يجب أن يكون هذا التيار أقل من التيار في حالة التشغيل علي المنبع العادي – ويلاحظ هنا أن نقص التيار يكون محدودا جدا وغير ملحوظ اذا كان المحرك عند اللاحمل لأن المجالين يكونان متعامدين عند اللاحمل سواء عمل المحرك التأثيري علي المنبع العادي أو مع أي من الجهازين.
س 39- هل يعمل أي جهاز علي أي من المحركين التزامني أو التأثيري؟
ج 39- يعمل النوع الأول علي أي من المحركين بدون أي مشاكل أما النوعين الثاني والثالث فيعملان فقط علي نوع واحد من المحركات لأن حسابات الجهاز لخواص الأداء للمحرك التزامني تختلف عن حساب خواص المحرك التأثيري. وهذه الخواص يتم حسابها باستمرار طوال فترة تشغيل المحرك لتصحيح قيم تيار المجال وتيار العزم – وبعض الأجهزة مزودة ببرامج حسابات المحرك التزامني وبرامج حسابات المحرك التأثيري- وفى هذه الحالة يجب اختيار نوع المحرك من خيارات الجهاز. كما أن بعض الأجهزة الحديثة مزودة بخيار آخر يتيح تشغيل الجهاز بنظام Scalar Control أو DTC.
س 40- هل تكون شروط اختيار عدد أقطاب المحرك أو شروط استبدال محرك التيار المستمر بمحرك يعمل بهذا الأسلوب أو شروط استبدال محرك سرعة واحدة معه صندوق تروس بمحرك يعمل بهذا الأسلوب هي نفس الشروط عندما يعمل المحرك مع جهاز من النوعين الثاني أو الثالث؟
ج 40- نعم تنطبق نفس الشروط التى سبق بيانها مع النوع الأول .
