حماية من زيادة التيار الكهربائي لآلات CNC و VFD و PLC

حماية من زيادة التيار الكهربائي لآلة CNC

CNC هي اختصار لـ "التحكم الرقمي بالكمبيوتر"، وهو التحكم الآلي في أدوات التصنيع مثل المثاقب والمخارط والمطاحن والطابعات ثلاثية الأبعاد باستخدام الكمبيوتر.

اعتمادًا على تطبيقاتها، تحتوي آلات CNC على أنواع مختلفة من الأجهزة الإلكترونية التي تتراوح بين الأجهزة الإلكترونية المخصصة/وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة/وحدات العرض المزودة بشاشات تعمل باللمس أو بدونها، وواجهة للكمبيوتر الشخصي، إلخ.

تحدث أعطال في آلات CNC بسبب اضطرابين مهمين (متغيرات موجودة) في أخطاء الحالة المستقرة لشبكة الجهد المنخفض والأخطاء المؤقتة.

تتكون أخطاء الحالة المستقرة بشكل أساسي من الجهد الزائد الذي يستمر لعدة دورات (التضخم)، والتوافقيات، وتأثيرات التداخل الراديوي/التداخل الكهرومغناطيسي، وما إلى ذلك.

تتكون الأخطاء المؤقتة من الجهد الزائد المؤقت، أي اندفاعات البرق واندفاعات التبديل الناتجة عن عمليات مثل اللحام وتبديل مجموعة المكثفات، إلخ.

السببان الرئيسيان للفشل بسبب الصواعق

ضربة برق مباشرة. وهي نادرة جدًا لأن آلات CNC يتم تركيبها داخل مبنى ويتم تزويدها بالطاقة من لوحات توزيع فرعية، في حين أن لوحة التوزيع الرئيسية هي الوحيدة التي تتحمل وطأة ضربات البرق المباشرة في المناطق المعرضة للبرق. السبب الآخر، الذي غالبًا ما يمر دون أن يلاحظه أحد، هو ضربة البرق الاستقرائية. في هذه الحالة، يتم نقل تيار البرق عبر جميع أنواع الكابلات باستثناء كابلات الألياف الضوئية.

قبل مناقشة SPDs، دعونا أولاً نفهم ما هو التيار الكهربائي الزائد وكيف سيؤثر على آلات CNC لدينا، بحيث يكون من الأسهل تثبيت SPDs المناسبة لحماية آلات CNC.

بعبارات بسيطة، الموجة هي زيادة مفاجئة في التيار والجهد لفترة قصيرة (مدتها 350 ميكروثانية أثناء البرق و20 ميكروثانية أثناء التبديل). هناك مصادر مختلفة للموجات.

تحدث الطفرات المؤقتة الاصطناعية بسبب انخفاض الجهد الكهربائي، وانقطاع التيار الكهربائي، وتبديل المكثفات، والتشغيل/الإيقاف المتكرر للمعدات الثقيلة، واللحام، والتفريغ الكهروستاتيكي، وما إلى ذلك. تولد الطبيعة نوعين من الطفرات: الصواعق المباشرة، وهي نادرة للغاية، والطفرات غير المباشرة الناتجة عن الصواعق البعيدة، وهي شائعة.

حماية إلكترونيات آلة CNC من الطفرات وتجنب تلف Eprom

يشعر الكثيرون أنهم لن يقبلوا أن المشكلة ناتجة عن تأثيرات الصواعق/تقلبات التيار الكهربائي ما لم يروا لوحة PCB متفحمة. المشكلة الأكثر شيوعًا التي نواجهها في الحياة العادية للمصنع هي تلف ذاكرة EPROM (ذاكرة قابلة للمسح والبرمجة للقراءة فقط).

ويمكن ملاحظة ذلك من خلال ظهور بيانات غير مهمة بشكل مفاجئ في لوحة MMI (واجهة الإنسان والآلة). بشكل عام، ليس من الشائع وضع حلقة PLC أو DCS في الوضع اليدوي، وإزالة EPROM التالفة، ومسحها في ممحاة الأشعة فوق البنفسجية، وإعادة برمجتها وإعادة تشغيلها، لأن هذه عملية طويلة وتستغرق وقتًا طويلاً، مما يؤدي إلى خسارة في الإنتاج. إذا درسنا سبب حدوث هذا التلف المفاجئ في EPROM، فسنجد أن السبب هو الطفرات.

لأنه أثناء إجراء البرمجة، يتم تطبيق جهد كهربائي أعلى من جهد التشغيل العادي على دبابيس EPROM محددة (حتى تدرك EPROM أنها في وضع البرمجة وليس في وضع التشغيل العادي).

يحدث الشيء نفسه أثناء حدوث طفرة. نظرًا لظهور جهد كهربائي مرتفع مفاجئ في دبابيس الدائرة المتكاملة، فإنها تعتقد أنها في وضع البرمجة، وذلك بسبب ظهور جهد كهربائي مرتفع للغاية في الدبابيس.

هذا هو سبب تجميع EPROM. ونتيجة لذلك، فإن شدة الطفرات هي المسؤولة الوحيدة عن فشل أو تلف البرامج في آلة CNC. تم تصميم SMDs والمعدات الإلكترونية لآلات CNC لتحمل زيادة طفيفة في مستويات الجهد التي تقع ضمن حدود التسامح.

يُعرف هذا باسم معدات تحمل الجهد الكهربائي، وعادةً ما يكون 1000 فولت تيار متردد RMS لمدة دقيقة واحدة بالنسبة إلى PLC والمعدات الإلكترونية التي تعمل بجهد كهربائي مدخل يبلغ 230 فولت تيار متردد. في حالة حدوث زيادة في الجهد الكهربائي بهذا الحجم، لا يحدث أي شيء للمعدات. هذه المستويات أعلى من حد التسامح القياسي؛ ومع مرور الوقت، تكون عالية بما يكفي لتعطل المعدات بشكل دائم.

الأساطير الشائعة:

بشكل عام، نعتقد أن SPDs غير مطلوبة لأن لدينا عددًا من ترتيبات الحماية (الأخرى الحالية) مثل:. مانع الصواعق الخارجي، MCB/ MCCB، تأريض جيد، ربط، تدريع، محولات عزل، UPS، حواجز آمنة جوهريًا، عوازل.

لسوء الحظ، فإن أغراض كل هذه المعدات مختلفة تمامًا ولا تهدف إلى حماية المعدات من الطفرات المؤقتة. دعونا نحلل نطاق كل منها.

• حماية خارجية من الصواعق مع تأريض جيد هو حماية المبنى من الصواعق المباشرة.

• MCB (قاطع دائرة كهربائية مصغر) أو MCCB (قاطع دائرة كهربائية مصبوب) هو حماية المعدات من الدوائر القصيرة الناتجة عن تدفق تيارات الأعطال في تردد الطاقة. تعمل MCB أو MCCB في غضون أجزاء من الثانية، مما يعني أنه قبل أن تكتشف MCB أو MCCB الطفرات، تكون الطفرات قد مرت بالفعل من خلالها وألحقت الضرر بالمعدات.

• التأريض هو من أجل سلامة الموظفين وسلامة المعدات.

• الترابط هو تقليل مقاومة الأرض والحفاظ على التوازن الكهربي.

• التدريع يتم ذلك لحماية المعدات من تأثيرات التداخل الراديوي/التداخل الكهرومغناطيسي.

• محول عزل يستخدم بشكل أساسي لحماية المعدات من الأعطال التي تحدث في الجانب الأولي. على سبيل المثال، في حالة حدوث ماس كهربائي في الجانب الأولي، لن تتأثر المعدات المتصلة بالجانب الثانوي إذا كانت متصلة من خلال محول عزل.

• مصدر طاقة غير منقطع (UPS) كما يوحي اسمها، تُستخدم لتوفير طاقة مستمرة من خلال البطارية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو لتنظيم الطاقة ضمن نطاق ضيق.

• حواجز أو عوازل آمنة جوهريًا تستخدم في المناطق الخطرة بالمصانع (مثل المصافي ومصانع البتروكيماويات ومصانع الأسمدة وغيرها) لتقييد الطاقة الكهربائية إلى مستويات منخفضة للغاية بحيث أنه حتى في حالة حدوث أي قصر في الدائرة الكهربائية، تكون الطاقة المتاحة منخفضة للغاية بحيث لا يمكن أن تتسبب في حدوث شرارة أو حريق.

وبالتالي، فإن أجهزة SPD هي الحماية الوحيدة لآلات CNC ضد الطفرات العابرة. الآن، يمكننا مناقشة الاختيار والتركيب المناسبين لأجهزة SPD من أجل تشغيل آلة CNC دون مشاكل.

اعتمادًا على الإمداد الوارد لآلة CNC، أي ثلاثي الأطوار مع أو بدون محايد، يجب تركيب SPDs مع اتصال خالٍ من الجهد، وفصل حراري، بما في ذلك عنصر قاعدة ومانعات قابلة للتوصيل لتوصيلها بين الطور والمحايد (3 قطع لثلاثي الأطوار إلى المحايد) وبين المحايد والأرضية الواقية. يجب أن تحتوي SPDs لإمدادات الطاقة ثلاثية الطور (L-N)، (N-E) في لوحة التوزيع المحلية أو الفرعية أو لوحة الفروع على MOVs لـ L-N (مع MCOV من 275 فولت للتعامل مع تقلبات إمدادات الطاقة و SPARK GAP لـ N-E. فئة المتطلبات هي الفئة I + II وفقًا لـ IEC 61643-11. هذا هو المستوى الأول من الدفاع.

لكي يكون لدى MMI مصدر طاقة 24 فولت تيار مستمر أو PLC مع DI/DO، يجب اختيار SPDs مناسبة، بالإضافة إلى وجود SPD من الفئة I + II في لوحة التوزيع الرئيسية.

نسرد أدناه الأجهزة التي تحتاج إلى حماية من زيادة التيار الكهربائي:

أنواع الآلات
أدوات الآلات:	قطع المعادن تشكيل المعادن
آلات البلاستيك:	آلات القولبة بالحقن آلات البثق آلات القولبة بالنفخ آلات المعالجة المتخصصة آلات القولبة بالثرموستات معدات تقليل الحجم
آلات الأخشاب:	آلات النجارة آلات التصفيح آلات المناشر
آلات مناولة المواد:	الروبوتات الصناعيةآلات النقلآلات الفرز
آلات الفحص/الاختبار:	آلات قياس التنسيق آلات القياس أثناء العملية
آلات التغليف:	آلات ربط الكرتون آلات تعبئة البراميل آلات التعبئة على منصات نقالة

حماية CNC من زيادة التيار وتصفية الطاقة

تعد الحماية من زيادة التيار الكهربائي والبرق لمعدات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) ذات أهمية قصوى في حماية هذه الآلات المعقدة والقيمة من الآثار المدمرة للتيار المتردد والزيادة المفاجئة في التيار الكهربائي. تلعب آلات CNC، التي تشمل مجموعة واسعة من المخارط وآلات الطحن إلى أنظمة الليزر والطابعات ثلاثية الأبعاد، دورًا محوريًا في عمليات التصنيع الحديثة. هذه الآلات معرضة لتقلبات الجهد الكهربائي والارتفاعات العابرة والارتفاعات الكهربائية التي يمكن أن تنتج عن مصادر مختلفة بما في ذلك الصواعق وتقلبات شبكة الكهرباء أو تبديل المعدات.

أهمية حماية آلات CNC من زيادة التيار الكهربائي

يساعد تنفيذ الحماية من زيادة التيار الكهربائي على حماية آلات CNC من الانحرافات في الجهد الكهربائي، مما يمنع حدوث أضرار كارثية محتملة يمكن أن تؤدي إلى توقف العمل، وفقدان المواد، وما يترتب على ذلك من خسائر مالية. يمكن أن تؤدي زيادة التيار الكهربائي إلى تعطيل العمليات، وتقليل دقة هذه الآلات، والتسبب في حدوث أعطال وتوقفات، وحتى إلى أضرار لا يمكن إصلاحها، مما يستلزم إجراء إصلاحات أو استبدالات باهظة الثمن.

حماية من زيادة التيار الكهربائي لمحرك التردد المتغير (VFD)

أجهزة الحماية من زيادة التيار يمكن استخدامه للمساعدة في حماية VFD من التقلبات المؤقتة في الجهد الكهربائي والارتفاعات المفاجئة في الجهد الكهربائي والارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي التي تحدث عادةً بسبب الصواعق.

محرك التردد المتغير (VFD)

محرك التردد المتغير (VFD) المعروف أيضًا باسم محرك السرعة المتغيرة (VSD) هو المكون الرئيسي لأي جزء متحرك في المعدات الكهربائية.

يتيح هذا الجهاز التحكم في سرعة أي محرك كهربائي تقريبًا، والذي لولا ذلك لكان يعمل دائمًا بسرعة ثابتة. ويتم ذلك عن طريق ضبط تردد الخرج للمحركات الكهربائية.

تستخدم محركات التردد المتغير (VFD) في العديد من التطبيقات: لوحات المضخات، ضواغط HVAC، الناقلات، آلات CNC، المنافيخ، سرعة أدوات الآلات، إلخ. لذلك، فهي موجودة في العديد من الصناعات، مثل معالجة مياه الصرف الصحي، النفط والغاز، والآلات الصناعية.

حماية من زيادة التيار لمحولات التردد

يتكون محول التردد عادةً من مقوم، وصلة تيار مستمر، ومحول، وإلكترونيات تحكم (الشكل 1).

الشكل 1 – المبدأ الأساسي لمحول التردد

عند مدخل العاكس، يتم تحويل الجهد المتردد أحادي الطور أو الجهد المتردد ثلاثي الأطوار من خط إلى خط إلى جهد تيار مستمر نابض ويتم تغذيته إلى وصلة التيار المستمر التي تعمل أيضًا كنظام لتخزين الطاقة (مخزن مؤقت).

يمكن أن تتسبب المكثفات الموجودة في وصلة التيار المستمر والأقسام L-C المؤرضة في مرشح التيار الكهربائي في حدوث مشكلات في أجهزة حماية التيار المتبقي (RCD) في اتجاه التيار. غالبًا ما ترتبط هذه المشكلات بشكل خاطئ بمانعات الصواعق. ومع ذلك، فإنها ناتجة عن تيارات عطل قصيرة المدى لمحول التردد والتي تكون عالية بما يكفي لتشغيل أجهزة RCD الحساسة. يمكن منع ذلك باستخدام قاطع دارة RCD مقاوم للصواعق متوفر بسعة تفريغ تبلغ 3 كيلو أمبير (8/20 ميكروثانية) وأعلى لتيار التشغيل I_∆n = 30 مللي أمبير.

يوفر العاكس جهد خرج نبضي عبر إلكترونيات التحكم. كلما زادت تردد النبض لإلكترونيات التحكم لتعديل عرض النبض، كلما كان جهد الخرج أكثر شبهاً بمنحنى جيبي. ومع ذلك، مع كل نبضة تحدث ذروة جهد يتم فرضها على الموجة الأساسية. تصل ذروة الجهد هذه إلى قيم تزيد عن 1200 فولت (حسب محول التردد). كلما كانت محاكاة المنحنى الجيبي أفضل، كان أداء تشغيل المحرك والتحكم فيه أفضل. ومع ذلك، هذا يعني أن ذروات الجهد تحدث بشكل أكثر تكرارًا عند خرج محول التردد.

من أجل اختيار مانع الصواعق المناسب لمحول التردد الخاص بك، يجب أخذ الجهد التشغيلي المستمر الأقصى Uc في الاعتبار، والذي يحدد الجهد التشغيلي الأقصى المسموح به الذي يمكن توصيل جهاز حماية الصواعق به. نظرًا لحدوث قمم الجهد أثناء تشغيل محولات التردد، يجب استخدام مانعات الصواعق ذات قيمة Uc عالية لتجنب “الشيخوخة الاصطناعية” الناتجة عن تسخين مانع الصواعق في ظروف التشغيل “العادية” وقمم الجهد المرتبطة بها.

يمكن أن يؤدي تسخين مانعات الصواعق إلى تقصير العمر التشغيلي وفصل مانع الصواعق عن التركيب الذي من المفترض أن يحميه.

الشكل 2 – توصيل درع متوافق مع EMC لكابل تغذية المحرك

تسبب الترددات العالية للنبضات عند خرج محول الترددات تداخلاً ميدانياً. لتجنب التداخل مع الأنظمة الأخرى، يجب حماية كابل تغذية المحرك. يجب تأريض غطاء كابل تغذية المحرك من كلا الطرفين، أي عند محول الترددات وعند المحرك.

ولهذا الغرض، يجب توفير مساحة تلامس كبيرة مع الدرع، ويفضل أن يكون ذلك بواسطة نوابض ذات قوة ثابتة (الشكل 2)، لتلبية متطلبات EMC. تعمل أنظمة التوصيل الأرضي المتشابكة، أي توصيل نظام التوصيل الأرضي لمحول التردد بنظام التوصيل الأرضي لمحرك الدفع، على تقليل الاختلافات المحتملة بين الأجزاء المختلفة للتركيب، وبالتالي منع تدفق التيارات المعادلة عبر الدرع.

عند دمج محول التردد في أتمتة المبنى، يجب حماية جميع واجهات التقييم والاتصال بأجهزة حماية من زيادة التيار الكهربائي لمنع حدوث أعطال في النظام بسبب زيادة التيار الكهربائي. يوضح الشكل 3 مثالاً على واجهة وحدة التحكم 4 – 20 mA.

الشكل 3 – محول التردد مع محركات في LPZ 0_A و LPZ 1

SPD الموصى بها لآلات الطحن CNC

الحماية من الجهد الزائد بشكل عام

يمكن أن تكون الجهد الزائد طويل الأمد أو مؤقت أو مجرد تجاوز مؤقت قصير (ارتفاع مفاجئ). الارتفاع المفاجئ أو القفزة هي جهد عالي قصير الأمد يزيد عادةً عن 110% من الجهد الاسمي. يمكن أن يكون الجهد الزائد المؤقت ناجمًا عن عوامل جوية (صاعقة برق) أو تجاوز مؤقت في الشبكة. من وسائل الحماية الشائعة والفعالة ضد الجهد الزائد المؤقت استخدام مانعات الصواعق.

تتميز هذه الأجهزة بمقاومة غير خطية للغاية كدالة للجهد المطبق. في التشغيل العادي (أقل من جهد العتبة)، تتمتع مانعات الصواعق بمقاومة عالية للغاية ولا يتدفق سوى تيار تسرب ضئيل للغاية عبر المانع. عندما يتجاوز الجهد العتبة، تنخفض المقاومة بشكل كبير ويخلق مانع الصواعق مسارًا لتيار الصواعق. عادةً ما يتم تطبيق مانعات الصواعق على الطور إلى الأرض، أو بين الأطوار، أو مزيج من الاثنين.

الشكل 4 – مانعات الصواعق المثبتة بين الطور والأرض وبين الطور والطور.webp

يمكن أن تكون التهجئة إما "surge arrester" أو "surge arrestor". وهناك تسمية أخرى وهي "surge protection device" (SPD).

هل مانعات الصواعق مناسبة لحماية المحركات التي تعمل بواسطة محركات التردد المتغير (VFD)؟

تُستخدم مانعات الصواعق عادةً لحماية المعدات الكهربائية من الجهد الزائد المفرط. وفي الوقت نفسه، تنتج العديد من محولات مصدر الجهد جهدًا غير جيبي يضغط على عزل الماكينة. وبالتالي، يمكن التساؤل عما إذا كانت مانعات الصواعق وسيلة مناسبة لحماية المحركات التي يتم تزويدها من محركات التردد المتغير.

الإجابة المختصرة هي ‘لا’. معظم أنظمة الدفع المزودة بمحول مصدر جهد لن تستفيد من مانعات الصواعق. على العكس من ذلك، من المرجح أن يتسبب تركيب مانعات الصواعق في

الشكل 5 – هل تعتبر مانعات الصواعق مناسبة لحماية المحركات التي تعمل بواسطة محركات التردد المتغير (VFD)؟

حماية محركات التردد المتغير باستخدام أجهزة حماية من زيادة التيار (SPD)

تتكامل شبكات الاتصالات الإلكترونية وشبكات نقل البيانات المتطورة والعالية الحساسية القائمة على المعالجات الدقيقة في جميع قطاعات عالم الأعمال السريع الوتيرة اليوم. إن الحفاظ على هذه الأنظمة الحيوية من أضرار الطفرات والارتفاعات المفاجئة والتغيرات المؤقتة يضمن حماية هذه الأنظمة من تلف المعدات وتعطل الخدمة ووقت التعطل المكلف. قد تكون طريقة تركيب أجهزة حماية الطفرات (SPD) هذه بشكل صحيح بنفس أهمية قرار شرائها.

بشكل عام، تقلل أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي المثبتة بشكل صحيح من حجم الانحرافات العشوائية عالية الطاقة وقصيرة المدة في الطاقة الكهربائية. تحدث هذه الانحرافات عادةً بسبب الظواهر الجوية (مثل الصواعق)، وتبديل المرافق، والأحمال الحثية، والجهد الزائد المتولد داخليًا.

حماية محركات الأقراص

يستخدم العديد من أنواع المحركات للتحكم في المحركات. الغرض من المحرك هو زيادة الكفاءة أو التحكم في سرعة المحرك الذي يتم التحكم فيه. من خلال العديد من العمليات وآليات التحكم، غالبًا ما يعيد المحرك تشكيل الموجة الجيبية لتوفير إشارة للمحرك تسمح بزيادة الكفاءة أو تغيير تردد الإشارة للتحكم في سرعة المحرك.

بسبب عمل المحرك، يمكن أن تتأثر جودة الطاقة في البيئة الكهربائية. أي أن المحركات يمكن أن تسبب ارتفاعات في الجهد وتوافقيات في النظام.

تطبيق أجهزة حماية من زيادة التيار (SPD) على نظام محرك لتخفيف الأضرار التي يمكن أن تحدث بسبب زيادة الجهد مع مراعاة تأثيرات التوافقيات على جهاز حماية زيادة التيار.

تطبيق SPDs على نظام القيادة

للمساعدة في وصف تطبيق SPDs على نظام الدفع، يرجى الرجوع إلى الشكل. يوضح هذا الشكل تصميمًا نموذجيًا لنظام الدفع. عادةً ما تكون الطاقة الواردة مكونة على شكل دلتا (3 مراحل وأرضية).

غالبًا ما يكون الجهد الوارد 480 فولت، ولكن يمكن استخدام جهد كهربائي آخر. عادةً ما يتم تخفيض الجهد الوارد إلى جهد أقل (عادةً 120 فولت تيار متردد) الذي يوفر الطاقة لدائرة التحكم. تحتوي دائرة التحكم على أجهزة إلكترونية حساسة. بمجرد أن يعمل المحرك على الطاقة، يتم تغذية المخرج إلى المحرك.

كما هو مذكور، هناك خمس فرص لحماية نظام القيادة النموذجي – كل منها محددة برقم داخل دائرة وموصوفة أدناه.

1. مدخلات محرك الأقراص

تعد حماية مدخل المحرك خطوة أساسية في حماية نظام المحرك. تمنع حماية هذا الموقع حدوث أضرار ناجمة عن الطفرات الكهربائية الناتجة عن أحداث تنتشر في النظام الكهربائي من مصادر أعلى، وأحداث خارجية مثل الصواعق والطفرات الكهربائية الناتجة عن المرافق، والتفاعل بين محركات متعددة في نفس النظام.

في هذا الموقع، من المناسب استخدام جهاز دوائر كهربائية متصلة بشكل متوازٍ ومستجيب للجهد الكهربائي – جهاز لا يحتوي على دوائر كهربائية مستجيبة للتردد. لا يُنصح باستخدام دوائر كهربائية مستجيبة للتردد في هذا الموقع، لأن هذا الموقع عادةً ما يكون أكثر عرضة للتغيرات المؤقتة النبضية مقارنة بالتغيرات المؤقتة الموجية الحلقية.

2. مدخلات العاكس

يعد مدخل العاكس أحد أكثر المناطق حساسية وأهمية في المحرك نفسه. يجب توخي الحذر في هذا المكان وإجراء فحص مناسب. يمكنك تثبيت جهاز دوائر كهربائية متوازية ومستجيبة للتردد شريطة التأكد من عدم تثبيت مكثفات إضافية لتخفيف التيارات التوافقية داخل هذا المحرك.

في حالة تركيب مكثفات إضافية، من المناسب تركيب جهاز دوائر كهربائية متوازية تستجيب للجهد الكهربائي في هذا الموقع – جهاز لا يحتوي على دوائر كهربائية تستجيب للتردد. لا يُنصح باستخدام دوائر كهربائية تستجيب للتردد في هذا الموقع بسبب المحتوى التوافقي العالي الذي استلزم تركيب مكثفات إضافية. سيؤدي تركيب أجهزة دوائر كهربائية تستجيب للتردد في هذا الموقع إلى تعطل SPD.

3. دائرة التحكم

تحتوي دائرة التحكم على أجهزة إلكترونية حساسة يمكن أن تتلف بسبب البيئة التي يخلقها المحرك أو بسبب الطفرات من مصادر خارجية. الحماية في هذا الموقع أمر ضروري.

نظرًا لأن المحول الخافض يعزل هذه الدائرة ويغذي الأجهزة الإلكترونية الحساسة، يوصى باستخدام SPD متصل على التوالي مع دوائر تستجيب للتردد في هذا الموقع.

4. خرج المحرك

يوصى بحماية مخرج المحرك المباشر عندما يزيد طول التوصيل بين المحرك والمحرك عن 50 قدمًا (15 مترًا) أو إذا كان التوصيل ممدودًا على طول جدار خارجي أو في الهواء الطلق.

أحد أسباب الحماية عند الخرج المباشر عندما يكون طول التوصيل بالمحرك طويلاً هو الموجات المنعكسة التي يمكن أن تحدث عندما تصل الإشارة (غالباً ذات التردد العالي) من خرج المحرك إلى المحرك ثم تنعكس ذهاباً وإياباً بين المحرك والمحرك. يمكن أن يؤدي هذا الإجراء إلى “تراكم الجهد” – حيث يضاف الجهد المنعكس إلى الجهد الاسمي والموجات المنعكسة الأخرى. سيساعد SPD في تقليل ذروات الجهد للموجات المنعكسة.

يمكن أن تتسبب الكابلات الطويلة وتلك الممدودة على طول الجدران الخارجية أو الأبواب في حدوث موجات منعكسة. تحدث الموجات المنعكسة عندما تصل الإشارة (غالبًا ذات التردد الأعلى) من محرك الإخراج إلى الأم وتنعكس ذهابًا وإيابًا بين المحرك والمحرك. يؤدي هذا الإجراء إلى حدوث “تراكم الجهد”. يضاف الجهد المنعكس إلى الجهد الاسمي والموجات المنعكسة الأخرى. سيساعد SPD في تقليل ذروات الجهد للموجات المنعكسة.

والأهم من ذلك، إذا كان الاتصال بين المحرك والمحرك يمتد إلى الخارج على طول مسار معرض للبيئة أو قريب من الهيكل الفولاذي للمبنى، فإن الحماية في هذا الموقع ضرورية لتقليل آثار الصواعق المباشرة أو طفرات الجهد المستحثة بسبب الصواعق القريبة. يمكن أن تتسبب هذه الطفرات في تلف المحرك، حتى إذا تم توفير الحماية عند مدخل المحرك.

في هذا الموقع، من المناسب استخدام جهاز دوائر كهربائية متصلة بشكل متوازٍ ومستجيبة للجهد الكهربائي – جهاز لا يحتوي على دوائر كهربائية مستجيبة للتردد. لا يُنصح باستخدام دوائر كهربائية مستجيبة للتردد في هذا الموقع بسبب المحتوى التوافقي العالي للإشارة الناتج عن التشغيل العادي للمحرك. سيؤدي تركيب أجهزة دوائر كهربائية مستجيبة للتردد في هذا الموقع إلى تعطل SPD. سيؤدي استخدام جهاز دوائر كهربائية مستجيبة للجهد الكهربائي في هذا الموقع إلى القضاء على هذه الاحتمالية.

5. مدخلات المحرك

تعد حماية مدخل المحرك خطوة أساسية في حماية نظام التشغيل. توفر الحماية في هذا الموقع منع حدوث أضرار بسبب الطفرات الناتجة عن الأحداث التي تنتقل من مخرج التشغيل إلى مدخل المحرك. تساعد حماية هذا الموقع في إطالة عمر المحرك، حيث يساعد SPD في منع تلف لفات ومحامل المحرك بسبب الطفرات.

علاوة على ذلك، إذا كان الاتصال بين المحرك والمحرك يمتد إلى الخارج على طول مسار معرض للبيئة أو قريب من الهيكل الفولاذي للمبنى، فإن الحماية في هذا الموقع مهمة لتقليل آثار الصواعق المباشرة أو طفرات الجهد المستحثة بسبب الصواعق القريبة. يمكن أن تتسبب هذه الطفرات في تلف المحرك، حتى إذا تم توفير الحماية عند خرج المحرك.

في هذا الموقع، من المناسب استخدام جهاز دوائر كهربائية متصلة بشكل متوازٍ ومستجيب للجهد الكهربائي بدون دوائر كهربائية مستجيبة للتردد. لا يُنصح باستخدام دوائر كهربائية مستجيبة للتردد في هذا الموقع بسبب المحتوى التوافقي العالي للإشارة الناتج عن التشغيل العادي للمحرك. سيؤدي تركيب أجهزة دوائر كهربائية مستجيبة للتردد في هذا الموقع إلى تعطل SPD. سيؤدي استخدام جهاز دوائر كهربائية مستجيب للجهد الكهربائي في هذا الموقع إلى القضاء على هذه الاحتمالية.

الحماية من الجهد الزائد والارتفاع المفاجئ في محركات التردد المتغير (VFD)

مثل أي نظام كهربائي آخر، تحتاج أنظمة VFD إلى الحماية من الطفرات والارتفاعات المؤقتة في الجهد الكهربائي. يمكن أن تأتي هذه الطفرات من جانب المرفق أو أن تتولد عن المحرك نفسه.

عادةً ما تكون الطفرات التي تأتي من نظام الطاقة أقل تواتراً وتتميز بطاقة وسعة أعلى. قد تكون هذه الطفرات طفرات برقية أو طفرات تبديل من نظام الطاقة.

بالإضافة إلى تلك الطفرات، يمكن أن يؤدي تشغيل المحول/المحول العكسي أيضًا إلى حدوث جهد زائد يمكن أن يضر بالدوائر الإلكترونية الحساسة. يجب أن تحمي الحماية الفعالة من الطفرات في نظام الدفع المفاتيح الإلكترونية للطاقة ودائرة التحكم بالإضافة إلى المحرك.

في نظام الدفع النموذجي، هناك خمس نقاط لوضع أجهزة الحماية من زيادة التيار، كما هو موضح في الشكل 6.

الشكل 6 – قد تستخدم أجهزة SPD المستخدمة في هذه المواقع أجهزة حماية

قد تستخدم أجهزة SPD المستخدمة في هذه المواقع أجهزة حماية بتقنيات مختلفة. في المنتجات التجارية، قد يتم دمج بعض أجهزة SPD مع منتجات أخرى، مثل المرشحات لتوفير الحماية ضد سوء جودة الطاقة أو التشوه التوافقي العالي.

جميع التطبيقات

سكين دوار عشوائي متطور مع مزج الكامات	ضاغط هواء
عبوة بلاستيكية قابلة للفك	آلة تغليف الكرتون
الطرد المركزي	ناقل
رافعة/رافعة شوكية	مقياس القوة
المصاعد والسلالم المتحركة	البثق
مراوح/منفاخات	تغذية حسب الطول
الآلات العامة	HVAC
الري	ملصق
الغسيل	قص خطي طائر
آلة تصنيع	خلاط
التغليف	آلة التعبئة
الطحن الدقيق	مضخة
مكبس	سكين دوار
آلة وضع الدوارة	مغذي لولبي
مؤشر الطاولة الدوارة	حزام التزامن
المنسوجات	التفاف