في التطبيقات العملية، عادةً ما تحتاج محولات التردد إلى مُفاعلات ومرشحات ومقاومات فرامل ووحدات فرامل لضمان استقرار أدائها، وإطالة عمر المعدات، وتجنب التأثيرات السلبية على شبكة الكهرباء والمعدات بفعالية. فيما يلي وظائف كل مكون وأسبابه:

1. المفاعلات
تُضاف المفاعلات عادةً إلى مدخل أو مخرج مُحوِّل التردد. وظائفها الرئيسية هي:

تقليل التوافقيات وتقلبات التيار: تُولّد مُحوّلات التردد توافقيات، وخاصةً التوافقيات منخفضة التردد (مثل التوافقيات الخامسة والسابعة). تُسبب هذه التوافقيات تقلبات في التيار، وتؤثر على تشغيل المحرك، وتزيد العبء على شبكة الكهرباء. تستطيع المفاعلات كبح هذه التوافقيات بفعالية، وتقليل تأثيرها على شبكة الكهرباء وغيرها من المعدات.

تقلبات التيار السلسة: يمكن للمفاعلات أن تقلل من تأثير تردد تبديل محول التردد على التيار، وتجعل شكل موجة التيار أكثر سلاسة، وتساعد في تقليل التوافقيات الحالية لشبكة الطاقة.

الحد من الجهد الزائد والتيار الزائد: يمكن للمفاعلات الحد من حدوث الجهد الزائد أو التيار الزائد في بعض الحالات، مما يحمي محولات التردد والمحركات من التلف.

أسباب التثبيت: حماية المعدات، وتقليل تأثير التوافقيات على شبكة الطاقة والمعدات الكهربائية، وتجنب التقلبات عالية التردد ومشاكل التيار الزائد.

2. المرشحات
تُستخدم المرشحات عادةً عند مخرج العاكس. وظائفها هي:

إزالة التوافقيات عالية التردد: قد تتداخل ضوضاء التبديل عالية التردد الصادرة عن العاكس مع المحرك والمعدات الكهربائية الأخرى. يُحسّن الفلتر استقرار النظام من خلال تصفية الضوضاء عالية التردد.

تحسين بيئة تشغيل المحرك: يمكن للفلتر القضاء على تأثير التوافقيات عالية التردد على المحرك، وتجنب مشاكل مثل ارتفاع درجة الحرارة والاهتزاز والضوضاء في المحرك، وتحسين استقرار تشغيل المحرك.

تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI): يمكن للفلتر تقليل التداخل الكهرومغناطيسي بشكل فعال، وضمان أن المعدات تلبي معايير التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، وتجنب التأثير على التشغيل العادي للمعدات الإلكترونية الأخرى.

أسباب التثبيت: تقليل التداخل والترددات العالية، وتحسين البيئة الكهربائية للنظام، وحماية المحرك والمعدات الأخرى من التداخل.

3. مقاومة الكبح
تُستخدم مقاومات الكبح عادةً مع وحدات الكبح. وظائفها الرئيسية هي:

امتصاص الطاقة المتجددة: عند توقف المحرك الذي يعمل بواسطة العاكس، يحول القصور الذاتي الدوراني للمحرك الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية ويعيدها إلى العاكس. في حال عدم اتخاذ أي إجراءات، قد تؤدي الطاقة المتجددة الزائدة إلى ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر بشكل مفرط، مما يؤدي إلى تلف العاكس. يمتص مقاوم الكبح هذه الطاقة الزائدة ويحولها إلى طاقة حرارية، مما يمنع ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر بشكل مفرط.
تحسين تأثير الكبح: في تطبيقات محرك السرعة العالية، يمكن لمقاومة الكبح أن تساعد المحرك على التباطؤ بسرعة بشكل فعال وتمنع المحرك من توليد تيار عكسي مرتفع للغاية بسبب القصور الذاتي عند توقفه.
سبب التثبيت: امتصاص الطاقة المتجددة للمحرك لضمان التشغيل الآمن للعاكس والمحرك، وخاصة في التطبيقات ذات التشغيل/التوقف المتكرر.

4. وحدة الكبح
تُستخدم وحدة الكبح مع مقاومة الكبح. وهي مسؤولة بشكل رئيسي عن التحكم في عمل مقاومة الكبح وضبطها.

التحكم في جهد ناقل التيار المستمر: أثناء عمل العاكس، قد يُعيد قصور المحرك طاقة زائدة إلى ناقل التيار المستمر، مما يؤدي إلى ارتفاع جهده. وظيفة وحدة الكبح هي مراقبة جهد ناقل التيار المستمر. عندما يكون الجهد مرتفعًا جدًا، تُفعّل وحدة الكبح تلقائيًا مقاومة الكبح لامتصاص الطاقة الزائدة لمنع تجاوز جهد الناقل للقيمة القياسية.
توفير الكبح السريع: تعمل وحدة الكبح والمقاوم معًا لتمكين العاكس من استهلاك الطاقة الزائدة بسرعة عندما يتوقف المحرك أو يعكس الكبح، مما يقلل من وقت توقف المحرك، ويحسن كفاءة نظام التحكم.
أسباب التثبيت: التحكم في التدفق العكسي للطاقة المتجددة، وحماية العاكس من الجهد الزائد، وضمان فرملة المحرك بسرعة وأمان.

ملخص
في التطبيق الفعلي للعاكس، يمكن تركيب المفاعلات والمرشحات ومقاومات الفرامل ووحدات الفرامل:
يقوم بقمع التوافقيات بشكل فعال، ويقلل من التداخل الكهرومغناطيسي، ويضمن استقرار المعدات وشبكات الطاقة.
تحسين كفاءة وعمر تشغيل المحرك، وتقليل المشاكل مثل ارتفاع درجة حرارة المحرك، والضوضاء، والاهتزاز الناجم عن الضوضاء عالية التردد.
معالجة الطاقة المتجددة للمحرك، ومنع جهد ناقل التيار المستمر للعاكس من أن يكون مرتفعًا للغاية، وضمان التشغيل الآمن والمستقر للنظام.
لذلك، فإن التكوين المعقول لهذه المكونات يمكن أن يحسن بشكل كبير من أداء العاكس، ويحسن سلامة النظام، ويطيل عمر خدمة المعدات.
عند استخدام محرك تردد متغير (VFD)، لا تتطلب جميع التطبيقات تركيب مفاعلات ومرشحات ومقاومات فرامل ووحدات فرامل. يعتمد تركيب هذه المكونات على بيئة التطبيق المحددة، ومتطلبات النظام، وظروف تشغيل المعدات. فيما يلي بعض الأسباب والحالات الشائعة لإضافة هذه المكونات:

1. الحالات التي تتطلب استخدام المفاعلات
التلوث التوافقي العالي للشبكة: عندما يتم استخدام العاكس في بيئة تكون فيها ظروف إمداد الشبكة بالطاقة غير مستقرة أو تكون الشبكة بها تلوث توافقي قوي، يمكن للمفاعل المساعدة في تقليل التوافقيات الناتجة عن تردد تبديل العاكس لتجنب التسبب في تلوث أكبر للشبكة.
قدرة العاكس العالية: في تطبيق العاكسات ذات القدرة العالية، وخاصة العاكسات التي تزيد عن 50 كيلو وات، يمكن للمفاعلات أن تقلل بشكل فعال من تقلبات التيار وتقليل التأثير على الشبكة والمعدات.
تقلبات كبيرة في جهد الشبكة: يمكن للمفاعلات قمع تقلبات جهد الشبكة لضمان التشغيل الطبيعي للعاكس، وخاصة في المناطق التي يكون فيها جهد الشبكة غير مستقر أو هش.
التطبيقات النموذجية: العاكسات ذات الأحمال عالية الطاقة مثل محطات الطاقة والآلات الثقيلة والمناجم؛ وتتطلب بيئات الشبكة الصناعية الصارمة.

2. المواقف التي تتطلب استخدام الفلاتر
مشاكل الضوضاء عالية التردد في محركات الأقراص: قد تُسبب ضوضاء التبديل عالية التردد الناتجة عن العاكس تداخلاً كهرومغناطيسياً (EMI) للمحرك والمعدات الإلكترونية المحيطة به. إذا كان تطبيقك بحاجة إلى تقليل التداخل الكهرومغناطيسي، أو إذا كانت المعدات الإلكترونية الحساسة (مثل أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، وأجهزة الاستشعار، وما إلى ذلك) تعمل بالقرب منه، فإن المرشحات ضرورية للغاية.
الامتثال لمتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC): إذا كانت المعدات بحاجة إلى تلبية معايير EMC الصارمة، فيمكن للفلتر تقليل تداخل الإشعاع الكهرومغناطيسي والتوصيل بشكل فعال لضمان أن المعدات تلبي معايير التوافق الكهرومغناطيسي الوطنية أو الدولية.
تحسين تشغيل المحرك: إذا كان العاكس يقود المحرك وكانت هناك مشاكل مثل ارتفاع درجة حرارة المحرك أو زيادة الضوضاء أو الاهتزاز، يمكن للفلتر تقليل التأثير الناجم عن التوافقيات عالية التردد.
التطبيقات النموذجية: التطبيقات ذات المتطلبات الصارمة للتداخل الكهرومغناطيسي، مثل التصنيع عالي الدقة، ومعدات المختبرات، ومعدات الاتصالات، والمعدات الطبية، وما إلى ذلك.

3. المواقف التي تتطلب استخدام مقاومات الفرامل
متطلبات التشغيل/الإيقاف المتكرر أو الكبح: في الحالات التي تتطلب تشغيلًا وإيقافًا متكررًا، قد تتسبب الطاقة المتجددة التي يولدها المحرك بسبب القصور الذاتي في ارتفاع حاد في جهد ناقل التيار المستمر. في هذه الحالة، يلزم وجود مقاومة كبح لامتصاص هذا الجزء من الطاقة لمنع تجاوز الجهد للقيمة القياسية وضمان التشغيل الطبيعي للعاكس.
تطبيقات الأحمال العالية والتشغيل طويل الأمد: إذا كان حمل المحرك كبيرًا ويعمل لفترات طويلة، خاصةً عند تباطؤه أو توقفه، فقد يُولّد طاقة عكسية كبيرة. تمنع مقاومة المكابح المحرك من توليد جهد زائد بسبب القصور الذاتي.
التطبيقات التي تتطلب إيقاف التشغيل السريع أو إبطاء الحمل: على سبيل المثال، في التطبيقات مثل الناقلات الحزامية والمصاعد التي تتطلب إيقاف التشغيل السريع، يمكن لمقاومات الفرامل تسريع تباطؤ المحرك وتقصير وقت التوقف.
التطبيقات النموذجية: الرافعات، وأحزمة النقل، والآلات النسيجية، والمصاعد، والمراوح والمضخات التي تبدأ وتتوقف بسرعة، وما إلى ذلك.
4. المواقف التي تتطلب وحدات الفرامل
حالات تتطلب التحكم في الطاقة المتجددة: عند استخدام المحرك في حالة التوقف السريع أو الكبح العكسي، قد يكون جهد ناقل التيار المستمر مرتفعًا جدًا. يمكن لوحدة الكبح مراقبة هذا الجهد والتحكم فيه لضمان عدم إلحاق الضرر بالعاكس.
الطاقة المتجددة التي يغذيها المحرك كبيرة: بالنسبة للمحولات عالية القدرة، وخاصةً في أحمال القصور الذاتي الكبيرة، مثل المراوح والمضخات والآلات الثقيلة، تكون الطاقة المتجددة الناتجة عن قصور المحرك كبيرة. تُستخدم وحدة الفرامل مع مقاوم الفرامل لضمان امتصاص الطاقة المتجددة بفعالية وتجنب الأعطال الناتجة عن الجهد الزائد.
العمل تحت أحمال عالية وظروف ديناميكية عالية: على سبيل المثال، في المواقف التي تتطلب تغييرات متكررة في السرعة (مثل المصاعد والرافعات)، يمكن لوحدة الفرامل المساعدة في استهلاك طاقة التغذية الراجعة بسرعة وحماية العاكس والمحرك.
التطبيقات النموذجية: أنظمة تشغيل المحركات ذات الاستجابة الديناميكية العالية، مثل المصاعد، والرافعات، والناقلات الحزامية، وخطوط الإنتاج الآلية، وما إلى ذلك.

ملخص:
عادة ما تكون هذه المكونات مطلوبة في الحالات التالية:

عندما تكون جودة الشبكة رديئة، أو تكون التوافقيات كبيرة، أو تكون تقلبات الجهد كبيرة، قم بتثبيت مفاعل لحماية العاكس والشبكة.

عندما تكون هناك متطلبات صارمة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) أو تحتاج إلى تحسين سلاسة تشغيل المحرك، قم بتثبيت مرشح.
بالنسبة للتطبيقات ذات التشغيل/التوقف المتكرر أو التباطؤ السريع، من الضروري تركيب مقاومة فرامل ووحدة فرامل للمساعدة في التحكم في طاقة التغذية الراجعة المتجددة وضمان التشغيل الآمن للعاكس والمحرك.
تعتمد الحاجة إلى تركيب هذه المكونات على احتياجات النظام، ونوع الحمل، وبيئة العمل. في التطبيقات ذات الطاقة العالية، أو التشغيل والإيقاف المتكرر، أو متطلبات البيئة الكهربائية الصارمة، عادةً ما تُؤخذ هذه المكونات الإضافية في الاعتبار.