دليل مقاوم الكبح VFD: 3 وظائف وقواعد الاختيار

في الإعدادات الصناعية الفعلية، يعتبر مقاوم الكبح VFD من المكونات التي كثيرًا ما يتم تجاهلها ولكنها بالغة الأهمية. يتساءل العديد من المهندسين: “إذا كان جهاز VFD الخاص بي يدعم بالفعل تنظيم السرعة، فهل لا يزال تركيب مقاوم الكبح ضروريًا؟”
ستتناول هذه المقالة هذا السؤال بشكل منهجي من أربعة وجهات نظر: آليته التشغيلية، وتكوينات الشركة المصنعة، والسيناريوهات القابلة للتطبيق، واعتبارات الاختيار.

وظيفة مقاوم الكبح فيفد VFD

أثناء محركات أقراص VFD التشغيل، يعمل المحرك في حالتين:

• الوضع الكهربائي: يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
• وضع المولد: عندما تتجاوز سرعة المحرك سرعة المجال المتزامن، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

في هذه الحالة، يقوم المحرك بتغذية الطاقة الحركية مرة أخرى إلى ناقل التيار المستمر لمُزوِّد التيار المتردد المتغير، مما يتسبب في ارتفاع جهد الناقل. يمكن أن يؤدي الجهد الزائد إلى تلف مكثفات المرشح بسهولة.
ولمنع ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر، يقوم محرك VFD بنقل الطاقة الزائدة عبر دائرة مروحية إلى مقاوم كبح ناقل التيار المستمر لتبديدها. وهذا يحقق تحرير طاقة النظام وحماية IGBT.
بدون مقاوم الكبح، قد يتسبب جهد الناقل الزائد في حدوث تعطل متكرر للجهد الزائد في محرك VFD، مما يضر بالاستقرار التشغيلي.

الكبح الذي تم تكوينه في المصنع في محركات الترددات العالية جداً

تقوم معظم الشركات المصنِّعة بتضمين مقاوم كبح منخفض الطاقة داخل محرك الترددات البطيء في المصنع.
وتتمثل وظيفتها الأساسية في التعامل مع عمليات التباطؤ والتوقف القياسية، مما يوفر نسبة عزم كبح تتراوح بين 10% إلى 20% تقريبًا من عزم الدوران المقدر.
على سبيل المثال، عندما يتم ضبط وقت التوقف على 10 إلى 30 ثانية، يمكن لمقاوم الكبح الداخلي امتصاص الطاقة المتجددة المتولدة.
ومع ذلك، في التطبيقات التي تنطوي على قصور ذاتي عالٍ، أو كبح متكرر، أو توقفات عالية السرعة، قد يكون المقاوم الداخلي غير كافٍ. في مثل هذه الحالات، يجب النظر في استخدام مقاوم كبح خارجي لمحرك VFD.

متى يتم تركيب مقاوم كبح خارجي لمقاومة الكبح أو وحدة الكبح

يجب تركيب مقاوم كبح خارجي أو وحدة كبح خارجية في الحالات التالية:

1- زمن تباطؤ قصير للغاية

ومن الأمثلة على ذلك ضواغط الهواء أو أجهزة الطرد المركزي التي تتطلب إيقاف التشغيل في غضون ثانيتين. قد يتسبب إطلاق الطاقة المتجددة المركزة أثناء هذا التباطؤ في حدوث تعطلات في الجهد الزائد لمحرك الجهد المتردد المتردد دون تبديد طاقة مقاوم الكبح الكافية.

2- استخدامات الكبح المتكرر أو الشاق

في سيناريوهات مثل الرافعات، أو المصاعد، أو تشغيل الناقل على المنحدرات، أو أنظمة اللف/التلف، يدخل المحرك في حالة توليد طاقة متجددة. في ظل هذه الظروف، تكون قدرة الطاقة المدمجة للمقاوم المدمج غير كافية، مما يستلزم وجود مقاوم كبح خارجي.

3- الجهد الزائد للناقل الناجم عن الكابلات الطويلة

عندما تتجاوز الكابلات 100 متر، يمكن أن تتسبب مشكلات مثل الفولتية المرتفعة والسعة الطفيلية وتأثيرات الموجات المنعكسة الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد المشاكل. يعمل مقاوم الكبح الخارجي على امتصاص الطاقة الزائدة بفعالية، ويحقق استقرار جهد الناقل، ويحمي IGBTs.

الاعتبارات الرئيسية لاختيار مقاوم الكبح لمحرك الترددات المترددات المتغيرة

1- اتبع توصيات الشركة المصنعة

عند اختيار مقاوم كبح VFD، استشر دليل الشركة المصنعة الأصلي واختر مباشرةً طرازًا مطابقًا بناءً على النسبة المئوية لعزم الدوران المقدر. يمكن أن يوفر المقاوم المدمج فقط 10%-20% من عزم الكبح، بينما يجب أن يوفر المقاوم الخارجي 50% أو أكثر على الأقل.

2- حساب قيمة المقاومة والطاقة بشكل مناسب

• معادلة المقاومة: R = U² / P
• يجب ضبط الجهد U على 700 فولت (وليس 540 فولت)، حيث يرتفع جهد ناقل التيار المستمر عادةً أثناء الكبح.
• يجب حساب التيار I على أساس التيار المقنن IGBT لمنع تجاوز الحد الأدنى لمقاومة الكبح لمحرك عزم الدوران المتردد VFD.

3- إعطاء الأولوية لتبديد الحرارة ومعامل التبريد

حتى مع المعلمات الصحيحة، قد يتسبب عدم كفاية معامل التبريد (مقاوم الكبح) في زيادة الحمل الحراري والإرهاق إذا لم تتمكن الحرارة من تبديدها على الفور. بالنسبة للأنظمة ذات الكبح المتكرر، يوصى باستخدام مقاومات ذات تبريد هواء قسري أو غلاف من الألومنيوم.

4- مراعاة هوامش الأمان وموقع التركيب

ضع عامل أمان من 1.2 إلى 1.5 في حسابات الطاقة وقم بالتركيب في منطقة جيدة التهوية. قد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة لفترات طويلة إلى تدهور حراري وانحراف المقاومة.

للحصول على مقدمة مفصلة عن اختيار مقاوم المكابح، يرجى الرجوع إلى مقالتي السابقة “تحجيم مقاوم الكبح VFD: 3 خطوات وصيغ أساسية.”

ملخص: عندما تكون مقاومات الكبح الخارجية لمحرك الترددات الراديوية المتردد إلزامية

باختصار، يوصى بتركيب مقاوم كبح خارجي عند انطباق أي من الشروط التالية:

• زمن التباطؤ أقل من 5 ثوانٍ;
• التطبيقات التي تتضمن كبحًا متكررًا أو شديدًا (مثل الرفع واللف والنقل);
• يتجاوز طول الكابل 100 متر;
• يقوم النظام بشكل متكرر بتشغيل إنذارات تعثر الجهد الزائد لمحرك الجهد الزائد VFD.

لا يؤدي تركيب مقاوم كبح مناسب لمحرك VFD إلى امتصاص الطاقة المتجددة بفعالية ويمنع الجهد الزائد للناقل فحسب، بل يحمي أيضًا IGBTs ويطيل عمر العاكس.
لذلك، في تصميم نظام محرك VFD، يعد اختيار مقاوم الكبح المناسب لمحرك VFD أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل المستقر والآمن للمعدات.