Arabic 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
تُستخدم محركات التيار المتردد على نطاق واسع في مجالات متنوعة كالتصنيع والنقل والمنازل الذكية، وذلك لما تتميز به من بساطة التركيب، والموثوقية العالية، والتكلفة المنخفضة. وقد أصبحت تقنية تنظيم سرعة التردد المتغير الطريقة السائدة لتنظيم سرعة محركات التيار المتردد، لقدرتها على التحكم الدقيق في سرعة المحرك وتحسين كفاءة استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. مع ذلك، في التطبيقات العملية، تُصبح محركات التيار المتردد عُرضةً لارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد أثناء تنظيم سرعة التردد المتغير، مما لا يُقلل من كفاءة تشغيل المحرك فحسب، بل قد يُقصر عمره الافتراضي، بل وقد يُؤدي إلى أعطال في المعدات. لذا، يُعدّ توضيح أسباب هذه الظاهرة واتخاذ تدابير وقائية مُحددة أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل المستقر والموثوق لمحركات التيار المتردد.
1. الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد في محركات التيار المتردد أثناء تنظيم سرعة التردد المتغير
يُعزى حدوث ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد في محركات التيار المتردد أثناء تنظيم السرعة بتردد متغير إلى التأثير المُجتمع لعدة عوامل، ويمكن تلخيص الأسباب الرئيسية في النقاط الثلاث التالية: أولًا، زيادة الفقد التوافقي. لا يكون خرج العاكس موجة جيبية مثالية، بل موجة تعديل عرض النبضة (PWM)، والتي تحتوي على عدد كبير من التوافقيات عالية الرتبة. تُولّد هذه التوافقيات فقدًا توافقيًا إضافيًا في ملفات الجزء الثابت للمحرك، وقضبان الجزء الدوار، والقلب الحديدي، ويتحول هذا الفقد التوافقي إلى حرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك. خاصةً في حالة تنظيم السرعة بتردد منخفض، يكون محتوى التوافقيات في جهد خرج العاكس أعلى، ويكون الفقد التوافقي أكثر وضوحًا، مما قد يُسبب بسهولة ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد. ثانيًا، التشبع المغناطيسي وزيادة فقد الحديد. أثناء تنظيم السرعة بتردد متغير، ولضمان ثبات التدفق المغناطيسي للمحرك، تُعتمد عادةً استراتيجية التحكم "نسبة الجهد إلى التردد الثابتة". مع ذلك، في نطاق الترددات المنخفضة، يكون انخفاض الجهد في مقاومة الجزء الثابت للمحرك كبيرًا نسبيًا؛ فإذا لم يتم تعويض الجهد، سيكون التدفق المغناطيسي الفعلي غير كافٍ. من جهة أخرى، يؤدي التعويض المفرط إلى تشبع مغناطيسي، مما يزيد بشكل كبير من فقد التخلف المغناطيسي وفقد التيارات الدوامية (يُشار إليهما مجتمعين بفقد الحديد) في القلب الحديدي. وتؤدي زيادة فقد الحديد مباشرةً إلى تفاقم سخونة المحرك. ثالثًا، انخفاض كفاءة نظام التبريد. يرتبط نظام تبريد محركات التيار المتردد (مثل المراوح) في الغالب بعمود المحرك بشكل مباشر، ويتناسب حجم هواء التبريد طرديًا مع سرعة المحرك. في ظل ظروف التردد المنخفض لتنظيم السرعة بتردد متغير، تنخفض سرعة المحرك، وتنخفض سرعة المروحة تبعًا لذلك، مما يقلل حجم هواء التبريد بشكل كبير، فلا يمكن تبديد الحرارة المتولدة من المحرك في الوقت المناسب، ويؤدي تراكم الحرارة إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك، وبالتالي تفعيل نظام الحماية من الحمل الزائد.
2. الوسائل التقنية لكبح ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد
بالنظر إلى الأسباب المذكورة أعلاه، يمكن استخدام الوسائل التقنية التالية للحدّ من ظاهرة ارتفاع درجة حرارة محركات التيار المتردد وزيادة الحمل عليها أثناء تنظيم سرعة التردد المتغير: أولًا، تحسين استراتيجية التحكم في العاكس لتقليل الفاقد التوافقي. من جهة، اعتماد تقنية تعديل عرض النبضة عالية الأداء، مثل تعديل عرض النبضة لمتجه الفضاء (SVPWM). بالمقارنة مع تعديل عرض النبضة الجيبي التقليدي (SPWM)، يمكن لتقنية SVPWM تقليل المحتوى التوافقي لجهد خرج العاكس بشكل فعال وخفض الفاقد التوافقي. من جهة أخرى، تطبيق تعويض الجهد في نطاق التردد المنخفض. من خلال حساب انخفاض جهد مقاومة الجزء الثابت بدقة، يتم زيادة جهد خرج العاكس بشكل مناسب لضمان ثبات التدفق المغناطيسي وتجنب زيادة الفاقد الحديدي الناتج عن التشبع المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز بعض العواكس المتطورة بوظائف كبح التوافقيات، والتي يمكنها إضعاف تأثير التوافقيات بشكل أكبر من خلال مرشحات مدمجة. ثانيًا، تحسين نظام تبريد المحرك لتعزيز كفاءة تبديد الحرارة. بالنسبة للمحركات التي تعمل بترددات منخفضة لفترات طويلة، يمكن استخدام مروحة تبريد مستقلة. تعمل هذه المروحة بمصدر طاقة مخصص، ولا تتأثر بسرعة المحرك، مما يضمن تدفق هواء تبريد ثابت عند أي سرعة. في الوقت نفسه، يمكن تحسين بنية تبديد الحرارة في المحرك، كزيادة عدد مشتتات الحرارة، أو استخدام مواد تبديد حرارة عالية الكفاءة، أو تركيب أجهزة تبريد قسري (مثل أنابيب مياه التبريد ومراوح تبديد الحرارة) على غلاف المحرك لتحسين كفاءة نقل الحرارة. ثالثًا، يمكن اختيار محركات خاصة متغيرة التردد لتلبية متطلبات تنظيم السرعة من المصدر. صُممت هذه المحركات خصيصًا مع مراعاة خصائص تنظيم السرعة بتردد متغير، حيث تتميز بمقاومة منخفضة للجزء الثابت، ومواد قلب حديدي أفضل، وهياكل لف محسّنة، مما يقلل بشكل فعال من الفقد التوافقي وفقد الحديد. في الوقت نفسه، صُممت أنظمة التبريد الخاصة بها بشكل مستقل في الغالب لضمان فعالية تبديد الحرارة عند السرعات المختلفة. بالمقارنة مع محركات التيار المتردد العادية، تتحسن مشكلة ارتفاع درجة حرارة محركات التردد المتغير الخاصة بشكل ملحوظ في ظل ظروف تنظيم سرعة التردد المتغير، كما تزداد قدرتها على تحمل الأحمال الزائدة. رابعًا، المراقبة الآنية والحماية الذكية لمنع مخاطر الحمل الزائد. يتم تركيب حساسات درجة الحرارة وحساسات التيار في نظام التحكم بالمحرك لمراقبة المعايير الرئيسية في الوقت الفعلي، مثل درجة حرارة ملفات المحرك وتيار الجزء الثابت. عندما تتجاوز درجة الحرارة المُراقبة الحد المسموح به أو يحدث حمل زائد للتيار، يتخذ العاكس تلقائيًا إجراءات وقائية، مثل خفض التردد وتقليل الحمل، لتجنب تلف المحرك الناتج عن التسخين المستمر. في الوقت نفسه، يمكن تحقيق التوزيع الديناميكي المتوازن للأحمال من خلال تحسين خوارزمية نظام التحكم.تقليل احتمالية تشغيل المحرك تحت ظروف الحمل الثقيل لفترة طويلة.
باختصار، تُعزى ظاهرة ارتفاع درجة حرارة محركات التيار المتردد وزيادة الحمل عليها أثناء تنظيم سرعة التردد المتغير بشكل رئيسي إلى زيادة الفقد التوافقي، والتشبع المغناطيسي المصحوب بزيادة فقد الحديد، وانخفاض كفاءة التبريد. ومن خلال تحسين استراتيجية التحكم في العاكس، وتطوير نظام التبريد، واختيار محركات تردد متغير خاصة، وتطبيق المراقبة والحماية في الوقت الفعلي، وغيرها من الوسائل التقنية، يمكن التغلب على هذه المشكلة بفعالية، مما يضمن التشغيل المستقر والفعال والموثوق لمحركات التيار المتردد في ظل ظروف تنظيم سرعة التردد المتغير، وإطالة عمر المعدات، وتحسين اقتصاديات وسلامة نظام النقل بأكمله.
