هل يمكن لمزود الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذي التردد الصناعي أن يتحمل طفرات التيار الناتجة عن تشغيل المحركات؟

نصائح:وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي تُظهر هذه الأنظمة قدرات استثنائية في التعامل مع التحديات المرتبطة بتشغيل المحركات. يتناول هذا المقال ما إذا كان التردد الصناعي UPS التردد الصناعي يمكن لهذه التكنولوجيا أن تتحمل الطفرات الشديدة في تيار التشغيل التي تتراوح بين 6 و8 أضعاف التيار العادي، وهي الطفرات التي تتميز بها عملية تشغيل المحركات مباشرة على الشبكة. وبالاستناد إلى الاختبارات المعملية المكثفة التي أجرتها شركة BKPOWER، نقوم بتحليل الكيفية التي توفر بها البنية القائمة على المحولات قدرة فائقة على تحمل الطفرات مقارنةً بالبدائل التي لا تعتمد على المحولات. فهم التردد الصناعي UPS التردد الصناعي تتيح خصائص الأداء للمهندسين تحديد نظام الحماية المناسب من انقطاع التيار الكهربائي للتطبيقات التي تعمل بمحركات. وتُظهر البيانات أن اختيار الحجم المناسب التردد الصناعي يو بي إس تتحمل هذه الوحدات تيارات الاندفاع الأولي للمحرك التي تصل إلى 200% من السعة المقدرة لفترات طويلة. وتعود هذه القدرة إلى القصور الذاتي للنواة المغناطيسية المتأصل في محول العزل التصاميم. وتستفيد منشآت التصنيع ومحطات الضخ وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بشكل كبير من منهجية الحماية القوية هذه.

Ⅰ. فهم التحديات الحالية المتعلقة بتيار بدء تشغيل المحركات

تشكل المحركات الكهربائية تحديات فريدة لأنظمة حماية الطاقة. فهي تستهلك تيارات كهربائية أعلى بكثير أثناء بدء التشغيل مقارنةً بالتشغيل العادي. وهذه الظاهرة، المعروفة باسم «تيار الاندفاع»، تضع ضغطًا على البنية التحتية للطاقة.

تستهلك المحركات الحثية عادةً ما بين 5 إلى 8 أضعاف تيار الحمل الكامل (FLC) عند بدء التشغيل. وقد تصل المحركات الصغيرة (1-5 حصان) إلى 6-8 أضعاف تيار الحمل الكامل. أما المحركات الأكبر حجمًا (20-100 حصانًا)، فتتطلب عادةً ما بين 4 إلى 6 أضعاف التيار الكامل للحمل. ويمكن أن تصل الذروة الأولية إلى 20 ضعف التيار المقنن لمدة دورة أو دورتين. ثم ينخفض التيار إلى ما بين 7 و8 أضعاف التيار الكامل للحمل في غضون 5 إلى 10 ثوانٍ.

تنبع هذه الطفرة من المبادئ الكهرومغناطيسية. عند بدء التشغيل، يظل الدوار ساكناً. ولا توجد قوة دافعة كهربائية معاكسة تتعارض مع جهد التغذية في الجزء الثابت. ويكون للمحرك مقاومة منخفضة. ويتدفق تيار عالي لتكوين المجالات المغناطيسية. ومع تسارع الدوار، تزداد المقاومة. ثم ينخفض التيار تدريجياً إلى مستويات التشغيل العادية.

يجب أن تتحمل أنظمة إمداد الطاقة هذه الطفرات دون أن تتعطل. فأجهزة الحماية ذات السعة غير الكافية تنطلق دون داعٍ. كما أن السعة غير الكافية تتسبب في انخفاضات الجهد. وكلا السيناريوهين يؤديان إلى تعطيل العمليات. وفهم هذه الديناميكيات هو ما يدفع إلى اتباع الإجراءات الصحيحة وحدات تزويد الطاقة (UPS) للأحمال الحركية الاختيار.

Ⅱ. نظرة عامة على تكنولوجيا أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي

1. البنية القائمة على المحولات

وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي تشتمل هذه الأنظمة على محولات عزل. وتعمل هذه المحولات بتردد الشبكة (50/60 هرتز). ويوفر المحول عزلًا كهربائيًا، كما يقوم بتصفية التيارات التوافقية، ويوفر حماية ضد الطفرات الكهربائية.

تختلف هذه البنية بشكل جذري عن التصاميم عالية التردد. حيث تعتمد أنظمة UPS التي لا تحتوي على محولات على إلكترونيات الطاقة حصريًّا. وتعمل هذه الأنظمة بالتبديل بترددات عالية (تتراوح عادةً بين 10 و20 كيلوهرتز). كما أنها أخف وزنًا وأصغر حجمًا. ومع ذلك، فإنها تتعامل مع الطفرات الكهربائية بطريقة مختلفة.

محول العزل الموجود في التردد الصناعي UPS التردد الصناعي تُعد الأنظمة بمثابة خزان للطاقة. حيث يقوم قلبها المغناطيسي بتخزين الطاقة. وأثناء فترات الطلب المؤقت على التيار، يعمل هذا الخزان على دعم خرج العاكس. وبذلك، فإن المحول “يتحمل” فعليًّا حالات الحمل الزائد القصيرة.

2. ميزة القصور الذاتي للقلب المغناطيسي

ينطوي مغنطة المحولات على تخزين كبير للطاقة. حيث تتراصف المجالات المغناطيسية في قلب المحول تدريجيًا. ويؤدي هذا القصور الذاتي إلى تأخير التغيرات في التيار. وتواجه الطلبات المفاجئة على التيار هذه المعاوقة المتأصلة.

تفتقر أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد العالي إلى هذه القدرة على التخزين المؤقت. لذا يتعين على مكوناتها الإلكترونية التعامل مع الطفرات الكهربائية بشكل مباشر. وتفقد المكثفات شحنتها بسرعة. كما تتعرض ترانزستورات IGBT لضغط حراري. وقد يتم تنشيط دوائر الحماية قبل الأوان.

تُفضل التطبيقات الصناعية المتانة التي تتميز بها التردد الصناعي UPS التردد الصناعي. تحتوي بيئات التصنيع على العديد من أحمال المحركات. حيث تعمل المضخات وتتوقف بشكل متكرر. كما تعمل أنظمة النقل على تسريع الأحمال الثقيلة. وتتطلب هذه السيناريوهات قدرة مثبتة على تحمل الطفرات.

Ⅲ. بيانات الاختبارات المعملية لشركة BKPOWER

1. منهجية الاختبار

أجرى مهندسو شركة BKPOWER اختبارات مكثفة في منشأة الأبحاث التابعة لها. واستُخدمت في هذه الاختبارات محركات حثية معايرة تتراوح قدرتها بين 15 كيلوواط و110 كيلوواط. وتم تقييم طرق تشغيل متنوعة، شملت التشغيل المباشر (DOL)، والتشغيل بنظام النجمة-المثلث، والمشغل اللين، وتكوينات محركات التردد المتغير.

حاكت ظروف الاختبار بيئات صناعية حقيقية. جهد الدخل: 380 فولت/50 هرتز ثلاثي الأطوار. درجة الحرارة المحيطة: 25 درجة مئوية. معامل القدرة: تأخر قدره 0.85. خضع كل تكوين لأكثر من 1000 دورة تشغيل.

أنظمة القياس التي تم تسجيلها:

• قيمة ذروة تيار الاندفاع
• انخفاض الجهد عند مخرج وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS)
• ارتفاع درجة حرارة محول التيار المتردد في نظام UPS
• تردد تنشيط التحويل الثابت
• مدة استعادة النظام

سلسلة G التردد الصناعي UPS التردد الصناعي تم تكوين الوحدات دون تجاوز المقاييس المعتادة. تم تحديد القيم الاسمية للمحركات بالكيلو فولت أمبير اختيار UPS باستخدام مضاعفات تتراوح بين 1.5 و2.

2. النتائج الرئيسية

تكشف بيانات الاختبار عن أداء ثابت في جميع السيناريوهات. سلسلة BKPOWER G وحدات تزويد الطاقة (UPS) للأحمال الحركية تم التعامل مع كل تكوين من تكوينات الاختبار بنجاح.

بالنسبة للمحركات التي تبلغ قدرتها 15 كيلوواط والمزودة بنظام التشغيل المباشر (DOL) (تيار اندفاعي يتراوح بين 90 و105 أمبير، أي ما يعادل 6 إلى 7 أضعاف التيار الكامل)، حافظ الطراز G33-20KVA (20 كيلو فولت أمبير) على هامش التحميل الزائد البالغ 200%. وظل جهد الخرج ضمن نطاق ±2% من القيمة الاسمية. ولم تحدث أي عمليات تنشيط للتجاوز الثابت.

تم اختبار محركات أكبر حجمًا بقدرة 30 كيلوواط تعمل بنظام التشغيل المباشر (DOL) (تيار انطلاق يتراوح بين 180 و210 أمبير) باستخدام وحدات G33-40KVA. ومرة أخرى، ثبت أن هامش التحمل الزائد لنموذج 200% كافٍ. وقد قام محول العزل بامتصاص الطاقة العابرة بفعالية.

أدى التشغيل بنظام «نجمة-دلتا» إلى خفض تيارات الاندفاع بشكل ملحوظ. فلم يستهلك محرك بقدرة 55 كيلوواط سوى 150-180 أمبير (3 أضعاف التيار الحر التمهيدي). وقد تعامل الطراز G33-60KVA مع هذا الحمل بهامش يبلغ 165%. وظل تنظيم الجهد ضمن المواصفات المحددة.

وحققت تطبيقات المشغلات اللينة نجاحًا مماثلًا. فقد سجل محرك بقدرة 90 كيلوواط مزود بمشغل لين تيار اندفاعي يتراوح بين 315 و360 أمبير (3.5 أضعاف التيار الكامل المسموح به). وحافظ جهاز G33-100KVA على استقرار الخرج طوال تسلسل التشغيل.

لم تشكل المحركات التي يتم التحكم فيها بواسطة محرك التردد المتغير (VFD) أي صعوبة تذكر. فالمحرك الذي تبلغ قدرته 110 كيلوواط والمزود بمحرك التردد المتغير (VFD) لم يستهلك سوى 170-230 أمبير (1.5 ضعف التيار الحر الأقصى). وعملت وحدات G33-120KVA بهامش يبلغ 215%، مما يشير إلى وجود هامش كبير لاستيعاب أحمال إضافية.

3. مقارنة بين أنظمة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) التي لا تحتوي على محولات

كشفت الاختبارات الموازية التي أُجريت باستخدام وحدات إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) عالية التردد التي لا تحتوي على محول عن بعض أوجه القصور. فقد واجهت الوحدات ذات السعة المماثلة (20-120 كيلو فولت أمبير) صعوبات في سيناريوهات التشغيل المباشر (DOL). كما تم تفعيل الحماية من الحمل الزائد قبل الأوان، وتم تشغيل الممر الجانبي الثابت بشكل متكرر، وتجاوز انخفاض جهد الخرج 8%.

تؤكد هذه النتائج المزايا النظرية لـ التردد الصناعي UPS التردد الصناعي للتطبيقات التي تعتمد على المحركات. وتوفر قدرة تخزين الطاقة المغناطيسية آلية تخزين مؤقتة أساسية. أما الحماية الإلكترونية وحدها فتفتقر إلى هذه المرونة.

Ⅳ. طرق تشغيل المحركات والتوافق مع أنظمة الإمداد غير المنقطع (UPS)

1. التشغيل المباشر (DOL)

يُطبق نظام بدء التشغيل المباشر (DOL) الجهد الكامل فورًا. وتولد المحركات عزم الدوران الأقصى عند بدء التشغيل. وتصل طفرات التيار إلى 6-7 أضعاف التيار الحر التمهيدي (FLC). وتتميز هذه الطريقة بالبساطة، ولا تتطلب سوى الحد الأدنى من المعدات الإضافية.

ومع ذلك، فإن نظام DOL يفرض ضغطًا شديدًا على أنظمة الطاقة. وتتطلب أنظمة الإمداد غير المنقطع (UPS) والمولدات الكهربائية تصميمًا بأبعاد أكبر بكثير من اللازم. وتوصي الممارسات القياسية بما يلي: التردد الصناعي UPS التردد الصناعي مصنّف بقدرة تبلغ ضعف kVA للمحرك في تطبيقات التشغيل المباشر (DOL).

تؤكد بيانات الاختبار الخاصة بشركة BKPOWER صحة هذه الإرشادات. وتستوعب سعة التحمل الزائد 200% لوحدات السلسلة G الطفرات الناتجة عن التشغيل المباشر (DOL). كما تعمل محولات العزل على امتصاص التيارات القصوى. وتحافظ المحولات على استقرار الخرج.

بالنسبة للتطبيقات الحرجة، يُنصح باستخدام مشغلات الجهد المنخفض. فهذه المشغلات تقلل من الضغط الميكانيكي والكهربائي على حد سواء.

الشكل 3: تعمل وحدات التشغيل التدريجي على تقليل تيار الاندفاع في المحرك عن طريق زيادة الجهد تدريجيًّا، مما يجعلها متوافقة مع أنظمة UPS ذات السعة الأصغر.

2. التشغيل بنظام النجمة-الدلتا

تعمل مشغلات «نجمة-دلتا» على خفض الجهد أثناء التسارع الأولي. تبدأ المحركات في التشغيل بتكوين «نجمة»، ثم تنتقل إلى تكوين «دلتا» للتشغيل العادي. وينخفض تيار التشغيل إلى ما يقارب 2.5 إلى 3 أضعاف التيار الحر التمهيدي (FLC).

تناسب هذه الطريقة التطبيقات التي تسمح بعزم دوران انطلاقي منخفض. وغالبًا ما تستخدم المضخات والمراوح طريقة «النجمة-الدلتا». أما الضواغط فقد تتطلب عزم دوران كامل، مما يجعل هذه الطريقة غير مناسبة لها.

يقل حجم وحدة تزويد الطاقة (UPS) بشكل كبير عند استخدام طريقة التشغيل «نجمة-دلتا». وتوصي شركة BKPOWER باستخدام وحدة تزويد طاقة تبلغ سعتها 1.5 إلى 2 ضعف سعة المحرك بالكيلو فولت أمبير (kVA). وتستطيع سلسلة G التعامل مع هذه الأحمال مع وجود هامش أمان كافٍ.

يرجى ملاحظة أن الانتقال بين التوصيل النجمي والتوصيل الدلتاوي يؤدي إلى انقطاعات قصيرة. وتتضمن بعض أنظمة التحكم في المحركات آلية التداخل لتقليل هذا التأثير إلى أدنى حد. ويجب أن تتحمل أنظمة UPS هذه الاضطرابات اللحظية.

3. تقنية المشغل اللين

توفر أجهزة التشغيل الناعم زيادة تدريجية في الجهد. حيث يعمل نظام التحكم بالثايرستور على زيادة الجهد تدريجيًا. وعادةً ما يقتصر تيار التشغيل على 3 إلى 4 أضعاف التيار الحرّي الكامل (FLC). وتزداد مدة التشغيل مقارنةً بطريقة التشغيل المباشر (DOL)، لكن مقدار الذروة ينخفض.

توفر أجهزة التشغيل التدريجي الحديثة تحكماً متطوراً. وتتوافق منحنيات عزم الدوران مع متطلبات التطبيق. كما تساعد أجهزة التشغيل التدريجي للمضخات على تجنب حدوث الضربة المائية. وتحقق أنظمة النقل تسارعاً سلساً.

يتحسن التوافق مع أنظمة UPS بشكل ملحوظ عند استخدام مشغلات التشغيل التدريجي. وتشير بيانات BKPOWER إلى أن قدرة 1.5 ضعف kVA للمحرك كافية. وتعمل وحدات السلسلة G بسلاسة ضمن المواصفات المحددة.

كما تقلل أجهزة التشغيل التدريجي من الضغط الميكانيكي. فتزداد مدة صلاحية علب التروس، ووصلات التوصيل، والأحزمة. وتزداد فترات الصيانة. ويؤدي الجمع بين التشغيل التدريجي و التردد الصناعي UPS التردد الصناعي تساهم الحماية في تحسين التكلفة الإجمالية للملكية.

الشكل 4: أنظمة UPS الصناعية التي تحمي أنظمة الأتمتة التصنيعية المزودة بأنظمة روبوتية، وتُظهر أداءً قويًّا في البيئات التي تتسم بأحمال عالية على المحركات.

4. دمج محرك التردد المتغير (VFD)

توفر محركات التردد المتغير (VFD) تحكمًا مثاليًا للتطبيقات ذات السرعة المتغيرة. كما أنها تدير تيار التشغيل بفعالية. يزداد تردد خرج محركات التردد المتغير تدريجيًا من الصفر. ويرتفع الجهد بشكل متناسب. وعادةً ما يظل تيار التشغيل أقل من 1.5 ضعف تيار التشغيل الكامل (FLC).

يوفر هذا النهج أقصى درجة من التوافق مع أنظمة الإمداد غير المنقطع (UPS). وتتميز المحركات التي يتم التحكم فيها بواسطة محركات التردد المتغير (VFD) بمتطلبات طاقة قصوى منخفضة. ويمكن أن يقترب حجم وحدة UPS من 1x kVA للمحرك، مع الحفاظ على هوامش أمان معقولة.

كما تتيح محركات التردد المتغير (VFD) توفير الطاقة. فالتحكم في التدفق عن طريق تعديل السرعة غالبًا ما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 30 و50% مقارنةً بطريقة الخانق. ويُعوض هذا التحسن في الكفاءة جزئيًا التكاليف الرأسمالية لمحركات التردد المتغير.

ومع ذلك، فإن محركات التردد المتغير (VFD) تولد تيارات توافقية. وتستهلك مقومات التيار المدخل تيارًا غير جيبي. وتؤدي هذه التيارات التوافقية إلى إجهاد المعدات الموجودة في المراحل السابقة من الدائرة. وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي حيث تعمل محولات العزل على تصفية هذه التوافقيات بفعالية. وتعمل مقاومة المحول على حجب المكونات عالية التردد. وتمتد هذه الحماية لتشمل المعدات الحساسة المتصلة بنفس شبكة الطاقة.

Ⅴ. إرشادات تحديد سعة وحدات الإمداد بالكهرباء (UPS) لأحمال المحركات

1. المبادئ الأساسية لتحديد المقاسات

يتطلب تحديد الحجم المناسب لجهاز UPS فهم متطلبات التشغيل ومتطلبات بدء التشغيل على حد سواء. وتأخذ الصيغة الأساسية في الاعتبار ما يلي:

سعة UPS ≥ كفاية المحرك (kVA) × معامل التشغيل × معامل الأمان

تختلف مضاعفات البداية باختلاف الطريقة:

• وزارة العمل: يُوصى باستخدام معامل مضاعف قدره 2.0
• نظام النجمة-الدلتا: معامل 1.5-2.0
• جهاز التشغيل التدريجي: معامل 1.5
• محرك التردد المتغير (VFD): معامل مضاعفة 1.2-1.5

تأخذ عوامل السلامة في الاعتبار الارتفاع ودرجة الحرارة والتمدد المستقبلي. وتُطبق الممارسة المعتادة هامش أمان يبلغ 1.25.

2. إرشادات تقديم طلبات BKPOWER

بناءً على الخبرة الميدانية الواسعة والاختبارات المعملية، توصي شركة BKPOWER بما يلي:

بالنسبة للمحركات التي تقل قدرتها عن 15 كيلوواط:

• بدء تشغيل DOL: اختر UPS بقدرة تبلغ ضعف kVA للمحرك
• التشغيل بجهد منخفض: اختر وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) بقدرة تبلغ 1.5 ضعف قدرة المحرك بالكيلو فولت أمبير (kVA)

بالنسبة للمحركات التي تتراوح قدرتها بين 15 و75 كيلوواط:

• الاستخدام التردد الصناعي UPS التردد الصناعي مع محول عزل
• تتطلب تطبيقات وزارة العمل (DOL) استخدام سلسلة G ذات تصنيف التحمل الزائد 200%
• يُنصح باستخدام مشغلات التشغيل التدريجي في التطبيقات الحيوية

بالنسبة للمحركات التي تزيد قدرتها عن 75 كيلوواط:

• يُنصح بشدة باستخدام التحكم عبر محرك التردد المتغير (VFD)
• زيادة سعة وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) بمقدار 1.5 ضعف من أجل زيادة سعة تصفية التوافقيات
• حدد خزانات البطاريات الخارجية لضمان وقت تشغيل أطول

تتطلب التطبيقات التي تستخدم عدة محركات مزيدًا من الدراسة. وتُطبق عوامل التنوع في حالة عدم بدء تشغيل المحركات في وقت واحد. ومع ذلك، يجب افتراض أسوأ سيناريو لبدء التشغيل في التطبيقات الحرجة.

3. الاعتبارات المتعلقة بالتوافقيات

تولد الأحمال الكهربائية للمحركات المزودة بمحركات متغيرة التردد (VFD) تيارات توافقية. وتتدفق هذه التيارات التوافقية في اتجاه التيار إلى وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS). وتفترض القيم الاسمية القياسية لوحدة UPS وجود أحمال خطية. أما الأحمال غير الخطية فتتطلب تخفيض القيمة الاسمية.

وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي حيث تعمل محولات العزل بطبيعة الحال على تصفية التوافقيات. وتشكل محاثة المحول مقاومة عالية للتيارات عالية التردد. وتعمل هذه التصفية المتأصلة على حماية العاكس، كما تمنع انتشار التوافقيات إلى الأحمال الأخرى.

تتطلب أنظمة UPS التي لا تحتوي على محول إما ترشيحًا نشطًا أو سعة أكبر من اللازم. ولا يضاهي أي من هذين النهجين البساطة والموثوقية اللتين يتميز بهما العزل القائم على المحول.

Ⅵ. سيناريوهات التطبيق في العالم الواقعي

1. مرافق معالجة المياه

تعتمد معالجة المياه على مستوى البلديات على العديد من المضخات. حيث تستمد مضخات المياه الخام المياه من الخزانات، بينما تقوم مضخات الضخ العالي بتوزيع المياه المعالجة، وتقوم مضخات الغسيل العكسي بتنظيف أنظمة الترشيح.

تتراوح سعة هذه المضخات بين 10 كيلوواط و200 كيلوواط. ويستخدم العديد منها طريقة التشغيل المباشر (DOL) لتسهيل العملية. ويجب أن تحافظ أنظمة التحكم على الضغط أثناء انقطاعات التيار الكهربائي.

سلسلة G من BKPOWER وحدات تزويد الطاقة (UPS) للأحمال الحركية يحمي أنظمة التحكم بالبرمجة المنطقية (PLC). كما يحافظ على إمداد مراكز التحكم في المحركات بالطاقة. وأثناء انقطاع التيار الكهربائي، توفر وحدات الإمداد غير المنقطع (UPS) طاقة مؤقتة حتى يتم تشغيل المولدات.

يعمل محول العزل على تصفية التوافقيات الصادرة عن المضخات التي يتم التحكم فيها بواسطة محرك التردد المتغير (VFD). كما أنه يوفر حماية ضد طفرات التيار الناتجة عن التشغيل المباشر (DOL) للمضخات الاحتياطية. وتضمن استمرارية معالجة المياه حماية الصحة العامة.

2. أتمتة التصنيع

تستخدم المصانع الحديثة أحمالًا كبيرة على المحركات. وتقوم أنظمة النقل بنقل المواد. وتؤدي الآلات المكنية العمليات. وتنفذ الأنظمة الروبوتية مهام التجميع.

تتطلب هذه التطبيقات طاقة نظيفة ومستقرة. فانخفاضات الجهد الكهربائي تؤدي إلى تعطيل العمليات الدقيقة. كما أن الانقطاعات المؤقتة تؤدي إلى إعادة ضبط أنظمة التحكم. وتتصاعد تكاليف التوقف عن العمل بسرعة.

وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي يوفر حماية أساسية. يعمل المحول على عزل معدات التصنيع عن الاضطرابات التي تحدث في شبكة الكهرباء العامة. كما يتحمل طفرات التيار الناتجة عن تشغيل المحركات دون الحاجة إلى التحويل إلى الدائرة الجانبية.

وتُثبت منشآت BKPOWER في مجال تصنيع السيارات هذه القدرة. حيث تواصل أنظمة اللحام الآلية عملها حتى أثناء انخفاضات الجهد الكهربائي. كما تحافظ ناقلات ورشة الطلاء على سرعة ثابتة. مما يؤدي إلى تحسين الجودة وتقليل النفايات.

3. أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

تعتمد المباني التجارية على معدات واسعة النطاق للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). وتقوم المبردات بتوفير التبريد، بينما تعمل وحدات معالجة الهواء على توزيع الهواء المكيف، وتقوم المضخات بتدوير المياه المبردة والساخنة.

تتراوح قوة هذه المحركات بين أجزاء من الحصان إلى عدة مئات من الكيلوواط. ويتم تشغيل العديد منها مباشرة من الشبكة. بينما تستخدم محركات أخرى محركات ذات محركات متغيرة التردد (VFD) لتحقيق الكفاءة في استهلاك الطاقة.

تضمن أنظمة الحماية من انقطاع التيار الكهربائي (UPS) راحة المستخدمين أثناء حدوث أي اضطرابات. وتتطلب وحدات تكييف الهواء الخاصة بغرف الحواسيب (CRAC) عناية خاصة. ولا يمكن أن يتوقف نظام تبريد مركز البيانات عن العمل.

تتولى وحدات سلسلة G من BKPOWER عملية تشغيل ضاغط المبرد. ويستوعب محول العزل تيارات الدوار المقفل. كما يحافظ التنظيم الدقيق للتردد على استقرار محرك التردد المتغير (VFD).

الشكل 5: لوحات التحكم في المحركات الصناعية المزودة بمرحلات حماية مدمجة، والتي توضح الإدارة السليمة لحمل المحرك بالتزامن مع أنظمة حماية الطاقة UPS.

Ⅶ. المزايا التقنية لأجهزة UPS ذات التردد الصناعي

1. تحمل التيار الاندفاعي

يخزن القلب المغناطيسي لمحول العزل كمية كبيرة من الطاقة. وأثناء حدوث طفرات التيار، يعمل هذا المخزون من الطاقة على دعم خرج العاكس. ويقوم المحول فعليًّا بـ“فصل” حالات الحمل الزائد المؤقتة عن العاكس.

تُظهر بيانات الاختبار الخاصة بشركة BKPOWER هذه الميزة بشكل رقمي. فالمحولات من سلسلة G تتحمل حملًا زائدًا يبلغ 200% لمدة 10 دقائق، كما أنها تتحمل حملًا يبلغ 150% بشكل مستمر. أما الوحدات التي لا تحتوي على محولات، فتوفر عادةً 125% لفترات محدودة.

ويُعد هذا التفاوت عاملاً حاسماً في عملية تشغيل المحرك. حيث تستمر موجة التيار المفاجئة التي تتراوح بين 6 و8 أضعاف التيار العادي (FLC) لثوانٍ معدودة فقط. ويقوم المحول بامتصاص هذه الموجة العابرة. أما العاكس فيواجه حملًا مخفضًا يمكن التحكم فيه.

2. التعامل مع تيار الأعطال

تنتج الأعطال الكهربائية تيارات عالية للغاية. وقد تصل التيارات الناتجة عن الأعطال المثبتة بمسامير إلى 10 أضعاف المستويات العادية. ويجب أن تعمل أنظمة الحماية على إزالة هذه الأعطال بأمان.

وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي تتعامل المفاتيح الثابتة مع تيارات الأعطال الاستثنائية. وتصمم BKPOWER هذه المفاتيح بقدرة تبلغ 6000 أمبير للنصف الأول من الدورة. وتتجاوز هذه القدرة قدرات الوحدات النموذجية التي لا تحتوي على محولات.

يُحمي التخلص السريع من الأعطال المعدات. كما يقلل من مخاطر وميض القوس الكهربائي إلى أدنى حد. ويحافظ على استقرار النظام أثناء حدوث الاضطرابات.

3. مزايا العزل الجلفاني

تعمل محولات العزل على فصل الدوائر الأولية عن الدوائر الثانوية. ولا يوجد أي اتصال كهربائي مباشر بينهما. ويوفر هذا الفصل مزايا عديدة:

القضاء على الدائرة الأرضية: لا يمكن للتيارات الشاردة أن تدور عبر الوصلات الأرضية. وهذا يمنع حالات الانقطاع غير المرغوب فيها وتلف المعدات.

تقليل الضوضاء في الوضع المشترك: تعمل السعة الكهربائية للمحول على تحويل الضوضاء عالية التردد إلى الأرض. وبذلك تتلقى الأجهزة الحساسة طاقة أنظف.

تحسين السلامة: يعمل عزل الأعطال على الحد من مخاطر الصدمات الكهربائية. ويقل بذلك ما يتعرض له طاقم الصيانة من مخاطر.

الخلاصة: حماية موثوقة للمحركات باستخدام وحدات UPS ذات التردد الصناعي

تشكل طفرات التيار الناتجة عن تشغيل المحركات تحديًا لأنظمة حماية الطاقة. حيث تصل متطلبات التيار إلى 6-8 أضعاف المستويات العادية، وتستمر هذه الطفرات لعدة ثوانٍ. ويجب أن تتحمل المعدات هذه الحالات العابرة دون أن تتعرض للأعطال.

وحدة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) ذات التردد الصناعي تتصدى التكنولوجيا لهذا التحدي. توفر محولات العزل تخزينًا للطاقة المغناطيسية. كما تعمل على تخفيف تأثير التيارات المفاجئة، وتحافظ على استقرار الخرج أثناء تشغيل المحرك.

أثبتت اختبارات سلسلة G من BKPOWER صحة المزايا النظرية. فقد تم تشغيل محركات حقيقية تتراوح قدرتها بين 15 كيلوواط و110 كيلوواط بنجاح. وأظهرت طرق التشغيل المختلفة نتائج إيجابية. كما أن تكوينات التشغيل المباشر (DOL)، والتشغيل بنظام النجمة-المثلث، والمشغل الناعم، ومحرك التردد المتغير (VFD) قد عملت جميعها ضمن المواصفات المحددة.

تؤكد البيانات صحة إرشادات تحديد الحجم المناسب. ويسمح اختيار حجم أكبر بمقدار 1.5 إلى 2 ضعف قدرة المحرك بالكيلو فولت أمبير (kVA) بتلبية الطلبات المفاجئة. كما تتحمل البنية القائمة على المحولات أحمالًا زائدة تتجاوز السعة المقدرة لـ 200%.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أحمالًا كبيرة على المحرك،, التردد الصناعي UPS التردد الصناعي توفر حماية فائقة. وتستفيد أنظمة معالجة المياه، والتصنيع، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) من قدرة عالية على تحمل الطفرات الكهربائية. كما يعزز العزل الجلفاني حماية المعدات. ويحسن ترشيح التوافقيات جودة الطاقة.

تواصل شركة BKPOWER تطوير أعمالها وحدات تزويد الطاقة (UPS) للأحمال الحركية الحلول. تساهم الاختبارات المعملية في تحسين التصميم. وتثبت التجربة الميدانية موثوقية هذه الحلول. ويمكن للمهندسين المسؤولين عن تحديد مواصفات حماية المحركات الاعتماد على حلول أثبتت فعاليتها التردد الصناعي UPS التردد الصناعي التكنولوجيا.

اتصل بمهندسي التطبيقات في BKPOWER للحصول على توصيات خاصة بمشروعك. فالتحديد الصحيح للحجم يضمن الحماية المثلى. وتدعم بيانات الاختبار وضع المواصفات بثقة. وتستحق أحمال المحركات الحيوية الخاصة بك قدرة مثبتة على تحمل الطفرات.

https://bkpowers.com/products/ups-system/ifups/bk-g33-60kva-industrial-power-frequency-ups/embed/#?secret=xcmYAfMJtI#?secret=id8BhiOhkc

المراجع

1. اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)الموقع الرسمي: www.iec.ch
2. مختبرات أندررايترز (UL)الموقع الرسمي: www.ul.com
3. اللجنة الأوروبية للتوحيد القياسي (CEN)الموقع الرسمي: www.cen.eu
4. إدارة التوحيد القياسي في الصين (SAC)الموقع الرسمي: www.sac.gov.cn
5. تحالف تشونغقوانكون لتكنولوجيا صناعة تخزين الطاقة (CNESA)الموقع الرسمي: www.cnESA.org
6. الموقع الرسمي للمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO): www.iso.org