الفرق بين المحرك العادي والمحرك المتغير التردد

هناك اختلافات كبيرة بين المحركات العادية والمحركات المتغيرة التردد في عدة جوانب، تتجلى بشكل رئيسي في ما يلي:

1. فرق السعر: وهذا أمر واضح للجميع. تعد المحركات ذات التردد المتغير أكثر تكلفة بنسبة 50٪ تقريبًا. فهي تتمتع بقدرة أكبر على التكيف مع الترددات المتغيرة، في حين أن المحركات العادية لا يمكنها العمل إلا بتردد ثابت. أقل من 35 هرتز أو أعلى من 60 هرتز، قد تحترق المحركات العادية. تتمتع المحركات ذات التردد المتغير بتنوع أكبر وتتعامل مع أحمال العمل الثقيلة، وتتطلب تصميمات أكثر تعقيدًا ومواد ذات أداء أعلى-، مما يؤدي بشكل عام إلى سعر أعلى. المحركات العادية أرخص نسبيا.

2. أنظمة التبريد: يتم توصيل مروحة التبريد الخاصة بالمحرك العادي إلى عمود المحرك، وتعتمد على دوران المحرك في تشغيل المروحة. ولذلك، عند السرعات المنخفضة، يمكن أن تؤدي قدرة التبريد غير الكافية إلى ارتفاع درجة الحرارة والإرهاق. في المحرك التقليدي، تكون المروحة والمحرك متصلين بشكل محوري. كلما زاد دوران المحرك، زادت سرعة دوران المروحة؛ على العكس من ذلك، كلما كان دوران المحرك أبطأ، كلما كانت سرعة دوران المروحة أبطأ. وذلك لأنه عند الترددات المنخفضة والسرعات المنخفضة، لا تستطيع المروحة توفير تدفق هواء كافٍ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك. في محرك التردد المتغير، مع انخفاض السرعة، يتناقص تدفق هواء التبريد بشكل متناسب مع مكعب السرعة، مما يؤدي إلى عدم تبديد الحرارة بشكل كافٍ وزيادة سريعة في درجة الحرارة، مما يجعل من الصعب تحقيق خرج ثابت لعزم الدوران. من ناحية أخرى، تم تجهيز المحركات ذات التردد المتغير بمراوح تبريد مستقلة ويتم تشغيلها بواسطة محركات مستقلة، مما يوفر تدفقًا كبيرًا ثابتًا للهواء ويحل مشكلة تبديد الحرارة بشكل فعال.

3. فئات العزل المختلفة: تستخدم المحركات التقليدية عادةً عزل الفئة B، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة نسبيًا وارتفاعات التيار. ومع ذلك، تحتاج المحركات ذات التردد المتغير إلى العمل بترددات أعلى وعلى نطاق سرعة أوسع. أعلى تردد يمكن أن يصل إليه محرك التردد المتغير هو حوالي 100 هرتز، أو أعلى. ولذلك، فإنها تواجه زيادات كبيرة في التيار، مما يتطلب عزلًا من الفئة F أو حتى مواد عزل أعلى لمقاومة الضرر الناجم عن -التيارات والفولتية عالية التردد.

4. تقوم محولات التردد بتوليد توافقيات ذات ترددات مختلفة أثناء التشغيل. يتسبب الجهد والتيار في تشغيل المحرك تحت الجهد غير الجيبي والظروف الحالية. تعمل هذه التوافقيات ذات الترتيب الأعلى- على زيادة خسائر الجزء الثابت، وخسائر العضو الدوار، وخسائر الحديد، وخسائر إضافية. الزيادة الأكثر أهمية هي في خسائر النحاس الدوار. تؤدي هذه الخسائر إلى زيادة توليد الحرارة للمحرك وتقليل الكفاءة وتقليل الطاقة الناتجة. في حين أن ارتفاع درجة الحرارة للمحرك التقليدي يكون أعلى بشكل عام، فإن تردد الموجة الحاملة لمحول التردد، والذي يتراوح من عدة آلاف إلى عشرات الكيلوهرتز، يجبر ملفات الجزء الثابت للمحرك على تحمل معدل مرتفع جدًا من ارتفاع الجهد، وهو ما يعادل تطبيق جهد زيادة حاد جدًا على المحرك. باستخدام المواد العادية، يتم زيادة ارتفاع درجة حرارة المحرك التقليدي بشكل عام بنسبة 10% إلى 20%، ويواجه العزل-البيني للمحرك اختبارًا أكثر شدة. لذلك، من الضروري تقوية عزل المحرك عن الأرض{13}}والعزل الداخلي، خاصة مع الأخذ في الاعتبار قدرة المادة العازلة على تحمل ارتفاع الفولتية.

5. سعات الحمل الكهرومغناطيسي المختلفة، صفائح الفولاذ السليكونية، ومواد اللف: المحركات العادية معرضة لتشبع الدائرة المغناطيسية أثناء التشغيل، مما يحد من أدائها أثناء تشغيل التردد المتغير. تعمل المحركات ذات التردد المتغير، من خلال زيادة الحمل الكهرومغناطيسي، واستخدام المزيد من صفائح فولاذ السيليكون، واستخدام صفائح ولفائف فولاذية من السيليكون عالية الجودة{2}}أرق، على منع تشبع الدائرة المغناطيسية، مما يمكنها من توفير عزم دوران عالي عند السرعات المنخفضة وتحسين أداء المحرك وكفاءته.

6. تختلف الضوضاء الكهرومغناطيسية التوافقية عن الاهتزاز: عندما يتم تشغيل المحركات العادية بواسطة محولات التردد، تصبح الاهتزازات والضوضاء الناتجة عن العوامل الكهرومغناطيسية والميكانيكية والتهوية أكثر تعقيدًا. تتداخل التوافقيات الموجودة في مصدر طاقة محول التردد مع التوافقيات المتأصلة للمكونات الكهرومغناطيسية للمحرك، مما يؤدي إلى إنشاء قوى إثارة كهرومغناطيسية مختلفة وزيادة الضوضاء. نظرًا لأن المحركات لديها نطاق تردد تشغيل واسع ونطاق كبير لتغير السرعة، فمن الصعب على ترددات موجات القوة الكهرومغناطيسية المختلفة تجنب ترددات الاهتزاز المتأصلة في المكونات الهيكلية للمحرك. عندما يكون تردد مصدر الطاقة منخفضًا، تكون الخسائر الناجمة عن التوافقيات الأعلى في مصدر الطاقة أكبر.

7. الهيكل الميكانيكي:** تتمتع المحركات ذات التردد المتغير (VFD) بمحامل أقوى، مما يمكنها من التكيف مع نطاق أوسع من التطبيقات، بينما تتمتع المحركات العادية بمحامل أضعف نسبيًا. تتمتع محركات VFD بمتطلبات أعلى للتحكم في الاهتزاز والضوضاء. يجب أن تؤخذ في الاعتبار بشكل كامل صلابة مكونات المحرك والهيكل العام، ويجب تعظيم التردد الطبيعي لتجنب الرنين مع الموجات المغناطيسية المختلفة. بالنسبة للمحركات ذات القدرة التي تتجاوز 160kW، يجب أن تستخدم محركات VFD تدابير عزل المحمل. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن عدم تناسق الدائرة المغناطيسية يولد تيار العمود، والذي، عندما يقترن بالتيار الناتج عن مكونات عالية التردد-، يزيد تيار العمود بشكل كبير، مما يؤدي إلى تلف المحمل. ولذلك، فإن تدابير العزل مطلوبة بشكل عام. بالنسبة لمحركات VFD ذات الطاقة الثابتة بسرعات تتجاوز 3000 دورة/دقيقة، يجب استخدام شحم خاص مقاوم للحرارة العالية-للتعويض عن ارتفاع درجة الحرارة في المحامل.

8. أداء تنظيم السرعة: المحركات العادية لها سرعة ثابتة، وتتطلب معدات تعديل خارجية لتغييرها. يتم تحديد سرعة المحركات العادية بواسطة تردد الشبكة. من ناحية أخرى، يمكن لمحركات VFD تحقيق تغييرات سلسة في السرعة عبر نطاق سرعة أوسع، وتلبية احتياجات ظروف التشغيل المختلفة، وتتمتع بوظائف التشغيل الناعم والفرامل السريعة. تدعم محركات VFD تنظيم السرعة بدون خطوات من 0 إلى 100%. أداء تنظيم السرعة: تتميز المحركات العادية بسرعة ثابتة، وتتطلب معدات تعديل خارجية لتغيير السرعة. يتم تحديد سرعة المحركات العادية من خلال تردد الشبكة، بينما يمكن لمحركات VFD تحقيق تغييرات سلسة في السرعة على نطاق أوسع، وتلبية احتياجات ظروف التشغيل المختلفة، وتتميز بوظائف التشغيل الناعم والكبح السريع. تدعم محركات VFD تنظيم السرعة بدون خطوات من 0 إلى 100%.

9. الاستقرار التشغيلي: تعاني المحركات العادية التي يتم تشغيلها بواسطة محولات التردد من تداخل شديد في المنحدر. تعمل محركات محول التردد على تقليل اختلافات الضوضاء والجهد من خلال تصميم البطارية الأمثل. كما أنها تستخدم محامل خاصة ومواد مضادة-للشيخوخة، مما يزيد من عمر الخدمة بنسبة 50% مقارنة بالمحركات العادية.

10. تطبيقات مختلفة: المحركات العادية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب استقرارًا عالي السرعة، وتدفقًا منخفضًا لتيار التشغيل، وسهولة الصيانة، مثل المراوح والمضخات. ومن ناحية أخرى، تُستخدم محركات محول التردد في التطبيقات التي تتطلب التحكم في السرعة العالية وكفاءة التشغيل العالية وتوفير الطاقة، مثل أدوات الآلات CNC والمصاعد وآلات النسيج والضواغط.