1مكونات الطاقة الأساسية: "مركز تحويل الطاقة" للمجلس الوزاري

1.1 محول التردد (جوهر الخزانة)

• الوظيفة: يأخذ مصدر طاقة من التردد الثابت (50/60Hz) ويستخدم وحدات طاقة IGBT الداخلية لتغيير التيار بسرعة،تحويلها إلى مخرج ثلاثي المراحل مع تردد وجهد قابل للتعديلهذا يسمح لمحركات التيار المتردد لتحقيق تنظيم سرعة دون خطوات، بدء ناعم (تجنب الصدمة الميكانيكية من بدء التشغيل المفاجئ) ، وكفاءة الطاقة.
• الاختيار: يتم تحديده بواسطة الطاقة الاسمية للمحرك، وتيار الحمل الكامل، ونوع الحمل (على سبيل المثال، حمولات المروحة / المضخة مع عزم دوران متغير مقابل حمولات الناقل / الرفع مع عزم دوران ثابت).
• دراسة حالة: نظام مروحة محطة معالجة المياه:
  قامت محطة معالجة المياه البلدية بتثبيت عوائل 75 كيلوواط لمراوح التهوية. في السابق، كانت المراوح تعمل بسرعة كاملة على مدار الساعة، وتستهلك طاقة مفرطة.من خلال مطابقة تردد إخراج المحول إلى الطلب الفعلي على الأكسجين (يتم ضبطه عبر أجهزة استشعار جودة المياه)، خفض المصنع استهلاك طاقة المروحة بنسبة 32٪ سنويًا. كما قامت وظيفة البدء الناعم بالقضاء على "الارتفاع في التيار" الذي أدى في السابق إلى تشغيل مفاتيح الدوائر القديمة للمصنع أثناء التشغيل.

1.2 مفكّك الدوائر

• الوظيفة: بمثابة مفتاح الطاقة الرئيسي، وتوفير العزل والحماية من الدائرة القصيرة.يبدأ في غضون ملي ثانية لقطع الطاقة الرئيسية، منع الحريق أو استهلاك المكونات.
• الموقع: عادة ما يتم تثبيته في مقدمة مدخل الطاقة إلى الخزانة.
• دراسة حالة: خط تجميع السيارات:
  نظام نقل مصنع السيارات تعرض لقطع قصير عندما سقطت شظية معدنية في غطاء المحركقوة القطع إلى الناقل الخاطئهذا منع الأضرار التي لحقت بالمحول وغيرها من المكونات في مقدمة التيار، والحد من وقت التوقف إلى 45 دقيقة فقط (مقارنة مع ما يقدر بـ 8 ساعات إذا كان الدائرة القصيرة قد انتشرت).

1.3 جهة الاتصال

• وظيفة: يستخدم تيار التحكم الصغير لتبديل تيار الطاقة الكبير ، مما يحمي دوائر التحكم الهشة. وتشمل الأنواع الشائعة في خزائن المحولات:
  • رابط الدائرة الرئيسية: يتحكم في إمدادات الطاقة إلى المحول (يتم حذفها في بعض الأحيان في التصاميم المبسطة ، مع قيام مفك الدوائر بتولي هذا الدور).
  • جهاز الاتصال لتبديل تردد الطاقة/المحول: يقوم بتبديل المحرك إلى طاقة الشبكة (50/60 هرتز) في حالة فشل المحول، مما يضمن استمرارية الإنتاج.
  • رابط حلقة التحكم: يدير المعدات المساعدة مثل مروحي التبريد أو السخانات.
• دراسة حالة: مصنع معالجة الأغذية
  مصنع الأغذية المجمدة يعتمد على المحولات لتنظيم سرعة الناقل لتحقيق كفاءة التجميدمعالجة تردد الطاقة / عاكس تلقائيًا تحول الناقل إلى طاقة الشبكةهذا منع 2 طن من الدجاج المجمد جزئيا من التلف و أبقى خط الإنتاج يعمل حتى تم إصلاح المحول ( نافذة 6 ساعات).

1.4 حماية الحمل الزائد

• الوظيفة: يوفر المحول نفسه حماية من الإفراط في الحمل ، ولكن هذا يفشل عندما يعمل المحرك على طاقة الشبكة (وضع التحايل).يتم إضافة رليز حراري أو مقطع دائرة حماية المحرك لحماية المحرك في وضع التحايل.
• دراسة حالة: محطة شحن عربات الشوكة في المستودع:
  مستودع لوجستيات يستخدم شاحنات فولك فولك مدفوعة بالمقلب عندما يتم تفعيل وضع تجاوز المقلب للصيانةسبب بطارية شاحنة شاحنة معيبة في استنزاف المحرك 150٪ من التيار المسموح بهلقد أثر حماية الإفراط في خلال 20 ثانية، مما منع المحرك من الإفراط في الحرارة والحرق، مما يوفر تكلفة استبدال المحرك 1200 دولار.

2عناصر التعويض والقمع: "حراس جودة الطاقة"

2.1 مفاعل الدخول / الخروج

• مفاعل الدخول: يتم تثبيته بين الشبكة والمحول.
  • الوظيفة: يقلل من التلوث الهارموني من المحول (الذي يمكن أن يعطل معدات أخرى مثل أجهزة الاستشعار أو PLCs) ، يخفف من ارتفاعات التيار الكهربائي على جانب الشبكة ،ويزيد من عامل الطاقة (خفض فواتير الكهرباء).
• المفاعل الخارجي: مثبت بين المحول والمحرك.
  • الوظيفة: تقضي على الهرمونيات عالية التردد من المحول ، وتقلل من تيار الشحن السعة في الكابلات الطويلة ، وتطيل عمر عزل المحرك ، وتقطع التداخلات الكهرومغناطيسية (EMI).حاسمة للكابلات ذات الطول أكثر من 50 متر.
• دراسة حالة: تركيب ألواح شمسية (مزارع بعيدة المدى):
  مزرعة نائية تستخدم عاكس 100 كيلوواط لتحويل الطاقة الشمسية لمضخات الريالارتفاع في تردد الهارمونيكات تسبب في حرارة محرك المضخة وتفشل كل 3 أشهربعد تثبيت مفاعل بطاقة 100A، انخفضت درجة حرارة تشغيل المحرك بـ 12 درجة مئوية، ومدّت عمرها إلى أكثر من عامين.

2.2 مرشح EMC

• وظيفة: يحجب التداخلات الكهرومغناطيسية عالية التردد (EMI) من المحول ، مما يمنعها من الانتشار عبر خطوط الكهرباء أو الهواء وتعطيل المعدات الحساسة (على سبيل المثال ، PLC ،أجهزة استشعار الحرارة، أو أجهزة الاتصالات اللاسلكية). يضمن الامتثال لمعايير EMC (على سبيل المثال ، CE ، FCC).
• دراسة حالة: غرفة نظافة مصنع أدوية:
  أجهزة خلط محمولة بالعاكس في مصنع صيدلي تسبب في إصابة أجهزة استشعار الضغط في غرفة النظافة مما أدى إلى إنذارات كاذبة وإغلاق غير ضروري.تثبيت مرشحات EMC على خزانات العاكس القضاء على التداخل، والحد من الإنذارات الكاذبة بنسبة 90٪ وضمان الامتثال للوائح الصارمة غرفة نظيفة إدارة الغذاء.

2.3 حماية من التزايد

• الوظيفة: يمتص ارتفاعات الجهد من ضربات البرق أو التبديل في الشبكة، مما يحمي المحولات الثمينة والمكونات الإلكترونية.
• دراسة حالة: عاكس برج الاتصالات الخارجي:
  شركة اتصالات تعمل بمحرك التبديل الخارجي في مروحة التبريد أثناء عاصفة رعدية، ضربت موجة من البرق الشبكةترك المحول والمروحة دون ضرربدونها، كان من الممكن تدمير عاكس ثمانية آلاف دولار مما تسبب في انقطاع 24 ساعة من البرج

3مكونات التحكم والقياس: "العقل والحواس الذكية"

3.1 PLC (تحكم منطقي قابل للبرمجة)

• الوظيفة: "دماغ" أنظمة المحولات المعقدة. إنها تستقبل إشارات من أزرار أو أجهزة استشعار أو أجهزة الكمبيوتر العليا، ثم تتحكم في بدء / إيقاف المحول، السرعة،والاتجاه عبر المنطق المحدد مسبقاًكما أنه يسمح بالربط مع معدات أخرى (مثل ناقلات ومضخات).
• دراسة حالة: خط التعبئة الآلي:
  يستخدم خط تعبئة مصنع المشروبات نظام تحكم آلي لتنسيق محولين، واحد لنقل الزجاجات والآخر لجهاز التغطية.يقوم PLC بتعديل سرعة آلة الغطاء بناءً على تدفق الزجاجة في الناقلة (يتم الكشف عنها بواسطة جهاز استشعار للعين)هذا يقلل من جم الزجاجات بنسبة 40% ويزيد من كفاءة الإنتاج بنسبة 15%.

3.2 الإرسال

• وظيفة: يعزل أو يحول أو يضخم إشارات التحكم في دوائر الجهد المنخفض. على سبيل المثال ، فإن مخرج PLC 24V يتحكم في رله ،والتي تقوم بعد ذلك بتشغيل لفائف الاتصال 220V (حماية PLC من الجهد العالي).
• دراسة حالة: نظام التكييف لمركز تسوق:
  يستخدم مروحة HVAC الموجهة بالمحولات في مركز التسوق مرسلات للتبديل بين أوضاع "اليوم" (سرعة عالية) و "ليلة" (سرعة منخفضة). يرسل PLC إشارة 24 فولت إلى مرسل ،والذي يعمل على تنشيط الجهاز المتواصل لحركة المروحة في وضع الليلهذا الإعداد البسيط يضمن تبديل الوضع الموثوق به دون المخاطرة بتلف PLC من التيارات عالية الجهد

3.3 تبديل مصدر الطاقة

• وظيفة: يحول طاقة الشبكة AC 220V / 380V إلى 24V مستقر DC ، وتزويد المكونات منخفضة الجهد مثل PLCs و HMI و أجهزة الاستشعار و الوسائط.
• دراسة حالة: التحكم في درجة حرارة الفرن الصناعي:
  يستخدم الفرن الصناعي عاكسًا لتنظيم سرعة المروحة (تحكم في توزيع الحرارة). يوفر مصدر الطاقة التبديلي 24 فولت إلى مستشعر درجة الحرارة في الفرن و PLC.حتى عندما يتقلب فولتش الشبكة (بين 200 و 240 فولت)، حافظت مصدر الطاقة التبديلي على مخرج ثابت 24 فولت يضمن قراءات دقة للحرارة وسرعة مروحة ثابتة.

3.4 واجهة الإنسان والجهاز (HMI)

• واجهة HMI الأساسية (الأزرار ، المؤشرات ، مفاتيح النقل): تقدم التحكم اليدوي (على سبيل المثال ، أزرار وقف الطوارئ) وردود فعل عن الحالة (على سبيل المثال ، ضوء أخضر لـ "تشغيل المحول").
• شاشة لمس HMI: يوفر واجهة رسومية لتحديد المعلمات (على سبيل المثال ، ضبط تردد المحول) ، ومراقبة الحالة في الوقت الحقيقي (على سبيل المثال ، تيار المحرك) ، إنذارات الخطأ (على سبيل المثال ، "الإفراط في الجهد") ،وتسجيل البيانات التاريخية.
• دراسة حالة: أسطول عاكس الأرضية المصنع:
  مصنع تصنيع يحتوي على 15 خزانة عاكس تم تثبيتها على شاشات HMI تعمل باللمس. يمكن للمشغلين الآن ضبط سرعات المروحة ومشاهدة بيانات استهلاك الطاقة وإصلاح الأخطاء (على سبيل المثال ، "E05:الحمل الزائد") مباشرة من جهاز HMI، مما يقلل من وقت حل المشاكل البسيطة من ساعة إلى 10 دقائق.

3.5 أدوات القياس

• الوظيفة: يعرض معايير النظام في الوقت الحقيقي (الجهد، التيار، التردد، الطاقة) للمشغلين لمراقبة الأداء وكشف الشذوذ.
• دراسة حالة: مركز البيانات UPS Inverter:
  يستخدم نظام UPS لمركز البيانات عاكسًا لتوفير الطاقة الاحتياطية. تعرض عدادات الأمبريات والفولتيمترات في الخزانة تيار وجهد إخراج عاكس. خلال انقطاع الشبكة الأخير ، يتم تحويل الكهرباء إلى طاقة.لاحظ المشغلون أن التيار ارتفع إلى 120% من القيمة المسجلة مما دفعهم لإغلاق الخوادم غير الحرجة، مما يمنع المحول من التشغيل وضمان طاقة غير متقطعة لمعدات تكنولوجيا المعلومات الأساسية.

4مكونات مساعدة أخرى: "المستقيمات الخفية"

4.1 محول التيار/الجهد

• الوظيفة: تنخفض في حجم التيارات / الجهد الكبير في الحلقة الرئيسية (على سبيل المثال ، 500A / 400V) إلى إشارات صغيرة آمنة (على سبيل المثال ، 5A / 100V) للقياس بواسطة الأدوات أو PLCs أو المحول نفسه.
• دراسة حالة: آلة طاحونة الصلب:
  تستخدم آلة التدحرج في مصنع الصلب عاكس 600A. يقلل المحول الحالي من التيار الرئيسي 600A إلى إشارة 5A ، والتي يتم إرسالها إلى PLC.يستخدم PLC هذه الإشارة للكشف عن الحمل الزائد، مما يؤدي إلى تشغيل إنذار إذا تجاوز التيار 550Aهذا منع آلة التدحرج من التشويش بسبب الحمل المفرط.

4.2 وحدة الفرامل ومقاومة الفرامل

• الوظيفة: عندما يولد المحرك طاقة (على سبيل المثال ، رافعة تخفض حمولة ثقيلة أو مروحة متجهة إلى التوقف) ، تتدفق الطاقة التجديدية مرة أخرى إلى محرك التيار المستمر للفريزر ، مما يسبب ارتفاعات في الجهد.وحدة الفرامل تنشط المقاومة الفرامل لتبديد هذه الطاقة كحرارةيمنع المحول من الخروج بسبب الجهد الزائد.
• دراسة حالة: رافعة البناء:
  رافعة البناء تستخدم عاكسًا للتحكم في سرعة رفعها / خفضها. عند خفض شعاع فولاذي يبلغ وزنه 10 أطنان ، يعمل المحرك كمولد ، ويقدم الطاقة إلى عاكس.وحدة الفرامل والمقاومة تبعث هذه الطاقةبدونهم، كان المبدل سيتحرك أكثر من 10 مرات في اليوم، ويقف بناء