سنتعرَّف في هذا المقال على مغيّرات التردّد أو ما تعرف اختصاراً (VFDs) ، وسنناقش على وجه التحديد استخدامها في أنظمة الأتمتة الصناعيّة وأجهزة التحكّم المنطقيّ المبرمَج (PLC).
تُستخدَم أجهزة مغيّرات التردّد (VFDs) لتشغيل محرّكات التّيّار المتردّد AC بسرعات متغيّرة ، أو السّماح لها بزيادة سرعتها لمنحِها بدءَ تشغيلٍ ناعمٍ.
تعمل VFDs عن طريق التحكّم في تردّد المحرّك لضبط عدد الدورات في الدقيقة، أو بمعنى للتحكّم في سرعة المحرّكات. للقيام بذلك، سيقوم VFD فعليّاً بتحويل الجهد مرَّتين:
1) أوّلاً يحوّل التيار المتردّد ثلاثيّ الطَّور إلى تيّار مستمرّ؛ وذلك عن طريق الدايودات .
2) ثم إزالة التموّجات من التيّار المستمرّ باستخدام مكثّفات.
3) بعد ذلك، سيتمّ تحويل DC إلى AC. مرة أخرى عن طريق الترانزستورات التي تعمل كمفاتيحَ.
إنَّ استخدام هذه “المفاتيح” هو ما يسمح لـ VFD بتعديل التردّد الذي يقدّمه VFD للمحرّك. وهذا بدوره يتحكّم في سرعة المحرّك.
مكوّنات محرّك التيّار المتغيّر (حقوق الصورة: موقع realpars)
لتبسيط مفهوم ِعمل كلٍّ من الدايود والمكثّف والترانزستور سنقوم بمقارنتِهم مع ما يناظِرُهم في العمل في أنظمة ضخّ المياه.
أولاً: دعنا ننظر إلى الدايودات التي تحوّل التّيّار المتردّد (AC) إلى تيّار مستمرّ (DC) ، تعمل هذه الدايودات مثل صمّام الفحص(Check Valve) في أنظمة ضخّ المياه، فصمّام الفحص، مثل الصمّام الثنائيّ بالكهرباء، يسمَح فقط بتدفّق المياه في اتجاه واحد فقط، من جانب آخر تشبه وظيفةُ المكثّفِ مرشّحَ المياه الذي يُبقي على كلّ شيء نظيفاً وقابلاً للاستخدام.
تعمل الترانزستورات مثل محابس المياه؛ إذ تقوم بتشغيل وإيقاف التدفّق عند الحاجة ، وهذا على وجه التحديد ما يسمح لـ VFD بضبط التردّد للمحرّك.
بعد أن تعرّفنا على مبدأ عمل مغيّرات التردّد (VFD) ، سنتطرّق الآن إلى
أهمّ تطبيقاتِها واستخداماتِها:
يُعَدُّ التحكّم في سرعة مضخّة المياه في منشأة معالجة المياه من إحدى الاستخدامات الشائعة في البيئة الصناعيّة. في العادة، تتدفّق المياه بشكل مستمرٍّ من مصادرها إلى محطّة معالجة المياه، ومع ذلك إذا كان الطّلب على المياه الخارجة من المحطة أقل من الإمداد الذي يدخل إليها فسيحتاج المشغّل المسؤول إلى إبطاء الإمداد، ويتمّ ذلك عن طريق استخدام الـ VFD للتحكّم في سرعة مضخّات المياه. إذ يمكن للمشغّل مراقبة تدفّق المياه وضبط أجهزة الـ VFD يدويّاً وفقًا لذلك.
الميزة الأخرى التي تتمتّع بها أجهزة الـ VFDs هي إمكانيّة التحكّم فيها باستخدام جهاز الـ PLC ، وذلك عن طريق استخدام بروتوكولات الاتصال الأساسيّة -مثل RS232 و RS485 -وبذلك يمكن لأجهزة التحكّم المنطقيّ المبرمج (PLC) ضبط ومراقبة سرعة المضخّات (محرّكات ثلاثيّ الطّور )باستخدام VFD. إنّ استخدام محرّكات التردّد المتغيّر يسهل عملية الأتمتة الصناعيّة ويجعلها أكثر كفاءة.
تلخيص ما سبق:
يُعرّف الـ (VFD) بأنّه عبارة عن جهاز مصنوع من أشباه الموصِلات ، يُستخدَم للتحكّم في سرعة المحرّكات ، وأيضاً لأغراض الحماية ؛ إذ يمكنه تشغيل وإيقاف المحرّكات بصورة سلسة.
تعمل (VFD) على التحكّم بسرعة المحرّكات عن طريق تغيير التردّد ، ويتمّ ذلك عبر تحويل الجهد على مرّتين: أوّلاً يحوَّل الجهد المتردّد إلى مستمرّ عن طريق دايودات، ومن ثمّ تتمّ إزالة التموّجات من موجة الجهد المستمرّ بواسطة مكثّفات ، وبعد ذلك يُحوَّل الجهد المستمرّ إلى جهد متردّد مرة أخرى عن طريق الترانزستور الذي يعمل كمفتاح يُغلق ويُفتح بتردّد معيَّن.
يتميَّز الـ (VFD)بتوفيره للطاقة وإمكانيّة برمجته بواسطة التحكّم المنطقيّ المبرمَج، ويُعتبَر الحلّ الأمثل في تطبيقات الأتمتة الصناعيّة ، ويُستعمل بكثرة في محطّات معالجة المياه.
