4 اختلافات رئيسية بين التحكم في المتجهات والتحكم في عزم الدوران
مرحباً بالجميع، سنناقش اليوم استراتيجيتين رئيسيتين للتحكم في محركات التردد المتغير (VFD): التحكم المتجه والتحكم في عزم الدوران. وهما يمثلان أكثر طرق التحكم أساسية في محركات أقراص VFD وغالبًا ما يشار إليها باسم طرق التحكم VFD عالية الأداء.
كثير من الناس يخلطون بين هذين المصطلحين: أحدهما هو تقنية تحكم، والآخر هو وضع تحكم. ببساطة، التحكم في المتجه هو طريقة تحكم، بينما التحكم في عزم الدوران هو هدف تحكم أو وضع تشغيل. بعد ذلك، سنتعمق في الفروق والصلات بين الاثنين.
الاختلافات المفاهيمية
ضمن طرق التحكم VFD، يستخدم التحكم المتجه بشكل أساسي للتحكم في السرعة في الحلقة المغلقة، بينما يستخدم التحكم في عزم الدوران للتحكم في خرج عزم الدوران الثابت.
بافتراض أن محرك التردد المتغير (VFD) يعمل حاليًا في وضع التحكم المتجهي، فإن مدخلاته هي مرجع السرعة. ويتمثل هدف النظام في الحفاظ على محاذاة عالية الدقة بين سرعة الخرج والتردد المحدد، أي التحكم في السرعة الثابتة.
عندما يعمل VFD في وضع التحكم في عزم الدوران، تكون إشارة الإدخال الخاصة به هي مرجع عزم الدوران.
على سبيل المثال: 0 فولت يتوافق مع 0 نيوتن متر، و 10 فولت يتوافق مع 200 نيوتن متر، وعندما يكون المرجع 5 فولت، يكون الناتج 100 نيوتن متر. هنا، يكون هدف النظام هو توفير ناتج عزم دوران مستقر.
باختصار:
- الهدف من مكافحة ناقلات الأمراض هو استقرار السرعة
- الهدف من التحكم في عزم الدوران هو الحفاظ على عزم دوران ثابت.
تختلف منطق التحكم لديهم، لكن الخوارزميات الأساسية لديهم وثيقة الصلة ببعضها البعض.
مبدأ عمل التحكم في المتجهات
المفهوم الأساسي للتحكم في المتجه (المعروف أيضًا باسم التحكم في متجه التدفق أو التحكم في اتجاه المجال، FOC) هو محاكاة مبدأ التحكم في محرك التيار المستمر (تناظر محرك التيار المستمر).
في المحركات التي تعمل بالتيار المستمر، يوجد مجالان مغناطيسيان رئيسيان:
- تدفق المغنطة الميداني (يوفر تدفق مغناطيسي)
- مجال المحرك (يولد عزم الدوران)
في التحكم المتجه لمحركات VFD، يقوم نظام التحكم بتفكيك تيار المحرك غير المتزامن إلى مكونين:
- مكون التيار المغناطيسي: مسؤول عن إنشاء التدفق المغناطيسي
- مكون التيار المنتج للعزم: مسؤول عن توليد العزم
يتيح هذا التحكم الموجه نحو المجال للمحرك غير المتزامن أن يعمل مثل محرك التيار المستمر، مما يحقق تنظيمًا عالي الدقة للسرعة واستجابة ديناميكية.
التطبيقات الشائعة تشمل: الرافعات والمصاعد وآلات CNC والسيناريوهات التي تتطلب تنظيمًا عالي السرعة للغاية.
في هذه التطبيقات، تحقق التحكم في المتجهات تنظيمًا سريعًا ومستقرًا للسرعة من خلال وحدات التحكم PID مع تقليل الأخطاء الناتجة عن التحكم في الانزلاق إلى الحد الأدنى بشكل فعال.
منطق التحكم في التحكم في عزم الدوران
التحكم في عزم الدوران هو وضع يعتمد على خرج عزم الدوران، ويستخدم عادة في حالات الشد الثابت مثل التحكم في اللف/الفك، والتحكم في شد الشرائط المعدنية، وآلات النسيج، وآلات الورق.
ويتمثل هدفه الأساسي في الحفاظ على ثبات عزم الدوران بغض النظر عن التغيرات في السرعة.
في إطار التحكم في المتجهات، يتم تضمين التحكم في عزم الدوران بشكل متأصل.
على سبيل المثال: عندما يتم ضبط VFD على 25 هرتز ولكن سرعة التغذية المرتدة تبلغ 24.9 هرتز فقط، يكتشف النظام خطأ السرعة ويقوم تلقائيًا بضبط مكون عزم الدوران. من خلال تنشيط وضع عزم الدوران في VFD، يزيد عزم الدوران الناتج لاستعادة السرعة المستقرة.
في جوهره، يتم تحقيق التحكم في السرعة في النهاية من خلال التحكم في عزم الدوران.
لذلك، يمكن فهم ما يلي:
- التحكم في عزم الدوران هو أحد الوسائل لتحقيق التحكم في المتجه.
التشبيه البصري: نظام تثبيت السرعة مقابل دواسة الوقود الثابتة
لفهم العلاقة بينهما بشكل بديهي، انظر إلى هذا القياس:
- التحكم في التوجيه: مثل نظام تثبيت السرعة في السيارة. يقوم النظام تلقائيًا بضبط دواسة الوقود (عزم الدوران) للحفاظ على سرعة ثابتة بغض النظر عن التضاريس.
- التحكم في عزم الدوران: مثل الضغط المستمر على دواسة الوقود. يظل عزم الدوران ثابتًا، مما يؤدي إلى انخفاض السرعة عند الصعود وزيادتها عند النزول.
هذا هو بالضبط جوهر الاختلاف بين وضعيتي التحكم:
- تحكم المتجه يحافظ على سرعة ثابتة (تنظيم السرعة)
- يحافظ التحكم في عزم الدوران على عزم دوران ثابت (تنظيم عزم الدوران)
الخلاصة: اختيار وضع التحكم المناسب
من منظور الممارسة الهندسية:
- عندما يتطلب النظام تحكمًا عالي الدقة في السرعة (مثل المصاعد والرافعات والرافعات CNC)، اختر التحكم المتجهي.
- بالنسبة للأنظمة التي تتطلب خرج عزم دوران ثابت (مثل اللف والتحكم في الشد والطاردات)، حدد التحكم في عزم الدوران.
- في محركات التردد المتغير (VFD) عالية الأداء، يتم أيضًا تنفيذ خوارزميات متقدمة مثل DTC مقابل FOC VFD لتحقيق استجابة أسرع وتقليل الأخطاء.
بغض النظر عن طريقة التحكم المختارة، فإن فهم أهدافها ومبادئها أمر بالغ الأهمية لإتقان أوضاع التحكم في VFD الموضحة وتعزيز كفاءة النظام واستقراره بشكل عام.
