التحكم في المحركات

[mnbahmed]

(1) النموذج البسيط للتحكم:


كما هو موضح بالشكل رقم 1 ان Drive يتكون من converter وهو مسؤول عن تحويل مصدر الجهد ذو القيمة الثابتة والتردد الثابت الى مصدر متغير الجهد ومتغير التردد. وقد يطلق عليه inverter والشائع هئذا.
يتحكم فى عمل ال converter متحكم وظيفته ضبط الجهد والتردد الملائمين لتشغيل المحرك بالسرعة المطلوبة. ويلزم لهذا المتحكم معرفة السرعة الحقيقية للمحرك والتى تقاس غالبا بما يسمى Encoder ووظيفته هى امداد المتحكم بدقة بسرعة المحرك اللحظية.


شكل 1 النموذج البسيط للتحكم فى سرعة محرك


لاحظ معى ان المحرك + converter + sensor + controller يسمى ب DRIVE اعتقد ان الفكرة العامة وضخت الان.....

ولكن لكى نبدا فى الشرح يجب ان نعلم مجموعة من المصطلحات والمفاهيم اولا:

ما هى حدود سرعات التحكم فى المحركات :
سرعات بطيئة : 10 لفة/دقيقة كما فى محركات صناعة الاسمنت
سرعات عادية : 1500/3000 لفة/دقيقة
سرعات علية جدا : 18000 لفة/دقيقة مثلا فى compressors

ما هى ممزات المحركات الحثية ذات القفص السنجابى؟:Induction Motors- قلة التكلفة والحجم
- قلة الصيانة الازمة لها
- يتم تغذيتها من مصدر قدرة واحد اى ليس لها تغذية من ناحية العضو الدوار
- بسيطة التصميم وقوية الاداء
- تتميز بالاستجابة العالية
- يمكن ان تتحمل التحميل العالى اكثر من الحمل التصميمى High Overload Capacity

و ما هى عيوبها:- انخفاض معامل القدرة لها
- انخفاض السرعة بشكل ملحوظ مع التحميل


و ما هى مميزات المحركات المتزامنة؟ Synchronous Motors

- تتوفر بجهود عالية وقدرات عالية
- الكفاءة العالية مع الحمل الكامل
- ارتفاع معامل القدرة
- يمكن ضبط السرعة بدقة متناهية بواسطة تردد المصدر فقط و لاتعتمد السرعة لذلك على تغيرات جهد المصدر او تيار المجال او الحمل الميكانيكى
- امكانية التحكم فى قيمة معامل القدرة

وما هى العيوب الخاصة بالمحركات المتزامنة

- التكلفة العالية والحجم الكبير مقارنة بنفس القدرة للمحركات الحثية
- تحتاج الى صيانة بكثرة
- تحتاج الى مصدر تغذية للمجال بواسطة حلقات انزلاقية Slip Rings
=================================== ===== =

قد عرفنا الان نوعين من انواع المحركات ومميزات كل نوع و عيوبه..... ولكن لماذا؟

من المعروف ان اختيار المحرك المناسب للتطبيقات العملية من اهم ركائز التصميم ويلزم بجانت معرفة مميزات وعيوب كل محرك معرفة انواع التطبيقات فى الصناعة ومنها نستطيع بكل سهولة اختيار المحرك المناسب
وسوف اركز هنا على التطبيقات التى تستلزم الاداء العالى للمحرك Hight Performance Applications

يمكن سردها كالاتى:

* صناعة الحديد * صناعة الطباعة * السيارات الكهربية
* صناعة الورق * صناعة الاسمنت * تسيير السفن
* صناعة النسيج * القاطرات الكهربية * المناجم

الان ما هو المطلوب من Inverter لكى يحقق الاداء العالى ( هل يعلم احد ما هو المقصود بالاداء العالى؟)

المطلوب الحصول من inverter على:

- تغير الجهد والتردد بطريقة ناعمة smoothly
- انتاج تيارات قريبة جدا من الشكل الجيبي لتفادى حدوث عزوم نبضية pulsating Torque
- القدرة على التحكم فى المحرك بطريقة ديناميكية وذلك فى كلتا حالتى التشغيل والفرملة motoring and braking operation
- محاولة الوصول على قدر الامكان لمميزات DC Converters للتحكم فى محركات التيار المستمر من التكلفة و الصيانة والاعتمادية وتأثيرات الموجات التوافيقية على مصدر الجهد.

_________________________________

ارجو الا اكون قد اطلت عليكم و فى القاء القادم سوف ابدا بشرح الطرق الرئيسية للتحكم فى المحركات الحثية من وجهة نظر INVERTER وطرق التحكم به....

[mnbahmed]

[B][اخوانى الاعزاء
سأبدا انشاء الله تعالى اولى الخطوات فى مجال التحكم الحديث فى المحركات وستكون سريعة ومبسطة ولن تكون متعمقة حتى الان لنفهم سويا من خلال المناقشات ما هو مصطلح Drive بالذات

ما هو Drive

لنفهم وظيفة مغير السرعة يجب ان نتطرق للمفاهيم الاساسية لانتقال الطاقة. ولكن يمكن ببساطة ان نقول ان وظيفة مغير السرعة هو التحكم فى مقدار الطاقة السارية من منبع التغذية الى المحرك ومنها الى الحمل الميكانيكى عن طريق عامود ادارة المحرك. هذه الطاقة يمكن التعبير عنها بواسطة الكميات الفيزيائية المعروفة وهى السرعة والعزم. وبالتبعية فان التحكم فى الطاقة المنتقلة من المصدر يكون بالتحكم فى سرعة او وعزم المحرك.
ذكرت سرعة او عزم المحرك وليس سرعة وعزم المحرك عن قصد لانه من المستحيل التحكم فى سرعة وعزم المحرك معا ولذلك نشأ نوعين من التحكم الاول يسمى التحكم فى السرعة Speed Control اما الثانى فيسمى التحكم فى العزم Torque Control . ولتوضيح ذلك يمكن القول بأنه عندما يعمل مغير السرعة فى حالة Speed Control فان العزم يتم تحديد قيميه من قبل الحمل الميكانيكى. اما اذا عمل مغير السرعة فى حالة Torque Control فان السرعة يتم تحديدها بواسطة الحمل الميكانيكى. هذا ما اريد توضيحه حتى الان ولنؤجل السؤال فى ذلك قليلا....

ما اريد قوله الان ان محركات التيار المتردد كانت تستخدم بكثرة فى الماضى نظرا لسهولة التحكم فى السرعة او العزم بدون اجهزة معقدة او عمليات حسابية معقدة فى انظمة التحكم ومغيرات السرعة وتؤدى نتائج ممتازة. ولكن الان نظرا للتقدم العلمى فى نظريات التحكم واجهزة التحكم ومغيرات السرعة فان المحرك التأثيرى Induction Motor قد احتل بنسبة كبيرا جدا جدا مكانة محركات التيار المستمر فى الصناعة بل ويمكن القول بأن محركات التيار المستمر فى طريقها للانقراض كما انقرض من قبل محرك يسمى (شراجا) فلم اره فى حياتى الا مرة واحده اومرتين فى معامل كليات الهندسة القديمة....على العموم نحن ندرس هذه المحركات للدراسة ومعرفة ما طرأ على هذا المجال من تطوير وتحسين.

وسأبدا انشاء الله بسرد انواع مغيرات السرعة الحالية سواء لمحركات التيار المستمر او محركات التيار المتردد. ومعذرة للقارئ اذا وجد مصطلحا يتعذر فهمه ولم اذكر معناه ولكن اعدكم بأن اوضح لاحقا ما قد يغيب عن اذهان حضراتكم.

(1) مغيرات السرعة للتيار المستمر DC Motor Drives
يمكن تلخيص الميزات features الرئيسية والمميزات advantages كالاتى

- محرك التيار المستمر من خواصه ان تيار المجال متعامد بطبيعة الحال مع تيار عضو الاستنتاج armature نتيجة الوضع الميكانيكى ل الموحد commutator ولذلك يكون التحكم فى السرعة تحكما خطيا اى ان السرعة تتناسب تناسبا خطيا مع تيار عضو الاستنتاج armature مع ثبات تيار المجال . وهذه هى اكبر واهم بل هى الاكبر والاهم فى مجال التحكم فى المحركات ونحاول بكل الطرق والسبل للحصول على هذه الميزة من المحركات الاخرى واعنى خاصة محركات التيار المستمر.
-
شكل رقم 1 نموذج التحكم فى محركات التيار المستمر

- التحكم امباشر والدقيق فى العزم
- الاستجابة الهالية لتغير السرعة ودقتها
- بساطة تركيب وبرمجة مغير السرعة

وبالحديث عن العزم الذى يمكن التحكم به بدقة من خلال هذه المنظومة يمكن القول بأن العزم كعنصر نتحكم به من خواصه:

مباشر : عزم المحرك يتناسب تناسبا خطيا مع تيار عضو الاستنتاج ولذلك نتحكم به مباشرة وبدقة

سريع : التحكم فى العزم يتم سريعا ولذلك فان المحرك يمكن الحصول منه على استجابة سريعة جدا للسرعة very high dynamic speed response . واريد ان اذكر هنا ان العزم يمكن ان يتغير لحظيا اذا تم تغذية المحرك من منبع تيار مثالى اى مغير سرعة يعمل كمنبع تيار. وفى حالة مغير السرعة كمنبع للجهد وهو الشائع يتم تحديد الاستجابة بما يسمى rotor time constant وهو علاقة مقاومة ومحاثة العضو الدئر ببعض.

بسيط : الحكم بسيط لان تعامد المجال على تيار عضو الاستنتاج طبيعى ولذلك لا يلزم اضافات اليكترونية او برمجة معقدة لاحداث هذا التعامد.

عيوب المحرك :
- يحتاج لصيانة متكررة
- سعره مرتفع
- يحتاج الى تغذية سرعة عكسية Encoder Speed Feedback

ولكن بالرغم من ذلك فان هذا المحرك ومغير السرعة الخاص به امكننا من الحصول على التحكم فى العزم من قيمة صفر الى السرعة المقننة واكثر من ذلك... اى ان العزم يمكن التحكمبه بدقة فى كل مدى السرعة المتاحة من المحرك

منقول عن موقع http://www.sayedsaad.com/montada
العضو (Drive Master)

/B]