EN
لماذا تسبب محركات المحولات المتغيرة التردد (VFD) تلفًا في المحامل؟
إجابة سريعة
يمكن أن تُحدث محركات التحكم في التردد المتغير (VFDs) جهدًا على العمود بسبب التبديل عالي التردد داخل العاكس. وعند تراكم هذا الجهد، قد يمر تيار كهربائي عبر محامل المحرك. وبمرور الوقت، تتسبب هذه التفريغات المتكررة في تلف أسطح المحامل، مما يؤدي إلى ظهور حفر صغيرة (Pitting)، وزيادة الضوضاء والاهتزاز، وحدوث فشل مبكر. ويمكن لتركيب حلقة تأريض للعمود أن تُوجِّه التيار بأمان نحو التأريض ومنع تلف المحامل.
الاستخدام المتنامي لمحركات التحكم في التردد المتغير
تُستخدم محركات التحكم في التردد المتغير (VFDs) على نطاق واسع لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة والتحكم في سرعة المحرك. وهي شائعة في الأنظمة الصناعية مثل المضخات والمضخِّمات ومعدات التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (HVAC) وأنظمة النقل بالسيور.
ومع ذلك، يلاحظ العديد من المهندسين مشكلة غير متوقعة بعد تركيب أنظمة التحكم في التردد المتغير: حيث تبدأ محامل المحرك في الفشل في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعًا.
وهذه المشكلة ليست ناجمة عن سوء تشحيم المحامل أو الحمل الميكانيكي الزائد. وفي كثير من الحالات، يكون السبب الحقيقي هو التلف الكهربائي الذي يحدث داخل المحمل.
كيف تُولِّد محركات التحكم في التردد المتغير جهد العمود
على عكس مصادر الطاقة التقليدية التي توفر جهدًا جيبيًّا أملسًا، فإن وحدات التحكم في تردد التشغيل (VFDs) تنظِّم سرعة المحرك باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM). وتتم هذه الطريقة عبر تشغيل وإيقاف الجهد بسرعةٍ عاليةٍ وبترددات مرتفعة.
وأثناء هذه العملية التبديلية، ينشأ ظاهرة تُعرف باسم الجهد المشترك الوضع (common-mode voltage).
وهذا الجهد يمكن أن يُحدث جهدًا كهربائيًّا بين عمود المحرك وإطارها. ومع دوران المحرك، يزداد جهد العمود تدريجيًّا.
وبمجرد أن يصبح هذا الجهد قويًّا بما يكفي لكسر طبقة التشحيم الرقيقة داخل التحميلة، يحدث تفريغ كهربائي.
ما الذي يحدث داخل التحميلة؟
وكل تفريغٍ يكون صغيرًا جدًّا، لكنه يتصرف كشرارة دقيقة جدًّا بين السطوح المعدنية.
ويمكن أن تحدث آلاف هذه الشرارات كل ثانية أثناء تشغيل المحرك.
وبمرور الوقت، يؤدي هذا النشاط الكهربائي المتكرر إلى أنواع عدّة من التلف:
● حفر صغيرة (Pitting) – حفر صغيرة على مسار التحميلة
● التغليف – سطح باهت رمادي مُستعمل
● تشذيب – تجاويف متباعدة بشكل منتظم على مسار التحميل
زيادة الاهتزاز والضوضاء
تشير الدراسات التي أُجريت على أنظمة المحركات الصناعية إلى أن التلف الكهربائي في المBearings قد يمثل نسبة كبيرة من حالات الفشل المبكر في المحركات التي تُدار بواسطة وحدات تحكم سرعة متغيرة (VFD).
الوقاية من المشكلة باستخدام حلقات تأريض العمود
تحمي حلقة تأريض العمود المBearings عن طريق توفير مسار كهربائي خاضع للتحكم نحو التأريض. فبدلاً من السماح بتفريغ الجهد عبر المBearings، تقوم حلقة التأريض بإعادة توجيه التيارات الكهربائية غير المرغوب فيها القادمة من العمود الدوار مباشرةً إلى هيكل المحرك.
تستخدم حلقة تأريض العمود أليافًا دقيقة موصلة تحافظ على تماسٍ مستمر مع العمود أثناء دوران المحرك. وبما أن مقاومة حلقة التأريض أقل من مقاومة المBearings، فإن التيار الكهربائي يتدفق تلقائيًّا عبرها بدلًا من المBearings.
حل وقائي بسيط
بالنسبة للعديد من أنظمة المحركات الحديثة، لا يكون تلف المحامل الكهربائي مرئيًا فورًا إلا عند حدوث العطل. وبتركيب حلقة تأريض للعمود في مرحلة مبكرة من تصميم النظام، يمكن للمهندسين تقليل خطر تلف المحامل قبل أوانه وتحسين موثوقية المحرك على المدى الطويل.
الأسئلة الشائعة
١. لماذا تُسبِّب محركات القيادة بمتغير التردد (VFD) تيارًا في المحامل؟
تولِّد عملية التبديل عالي التردد في وحدات القيادة بمتغير التردد (VFDs) جهدًا مشتركَ النمط يمكن أن يُحدث جهدًا على العمود، وقد يحدث عندها تفريغ كهربائي عبر محامل المحرك.
٢. هل يمكن للتشحيم أن يمنع التلف الكهربائي للمحامل؟
لا. فالتشحيم يحمي ضد التآكل الميكانيكي، لكنه لا يستطيع إيقاف التفريغ الكهربائي.
٣. ما هي أكثر طريقة حماية شيوعًا؟
تُستخدم حلقات تأريض العمود على نطاق واسع لأنها تُوجِّه التيار المتناثر بعيدًا عن المحمل بطريقة آمنة.
