يشكل تردد المولد غير المستقر أو غير الصحيح خطرًا فوريًا وصامتًا في كثير من الأحيان على عملياتك. سواء كنت تقوم بتشغيل إلكترونيات حساسة، أو محركات عالية التحمل، أو تحاول ببساطة الامتثال لمعايير الطاقة الإقليمية، فإن الابتعاد عن خرج 50 هرتز أو 60 هرتز القياسي يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، وفشل المعدات، ووقت التوقف عن العمل المكلف. نادرًا ما تكون المشكلة في الكهرباء نفسها، بل في المحرك الميكانيكي الذي يقودها. في مجموعات المولدات القياسية، يرتبط تردد الخرج ارتباطًا وثيقًا بسرعة المحرك (RPM). إذا استمر المحرك، ينخفض التردد؛ إذا تسابق، يرتفع التردد.
بالنسبة لمعظم المولدات المحمولة والاحتياطية، يتطلب تصحيح هذه المشكلة تدخلًا ميكانيكيًا في مجموعة التحكم. ومع ذلك، قد تتطلب السيناريوهات الصناعية أو استخدام المعدات عبر الحدود اتباع نهج أكثر تطوراً يشمل محولات التردد الإلكترونية. يوفر هذا الدليل إطارًا لاتخاذ القرار لمساعدتك في تشخيص السبب الجذري واختيار الحل المناسب وتنفيذ التعديلات اللازمة بأمان. سوف تتعلم كيفية قياس الإخراج بدقة، وضبط أدوات التحكم الميكانيكية لتعويض الحمل، وفهم متى يكون التحويل الإلكتروني هو الخيار الوحيد القابل للتطبيق.
عدد الدورات في الدقيقة يساوي التردد: بالنسبة للمولدات القياسية، التردد هو مجرد وظيفة لسرعة المحرك (RPM) والأقطاب المغناطيسية؛ ولا يتم التحكم فيه بواسطة منظم الجهد التلقائي (AVR).
النسبة الذهبية: تتطلب معظم الوحدات المحمولة 3600 دورة في الدقيقة لـ 60 هرتز (ثنائي القطب) أو 1800 دورة في الدقيقة (4 أقطاب).
AVR مقابل الحاكم: هناك تمييز حاسم - ضبط AVR يغير الجهد، بينما يؤدي ضبط التردد إلى تغيير التردد. يعد الخلط بين هذه النقاط نقطة فشل شائعة.
تعويض الحمل: يجب عادةً ضبط المولدات على ارتفاع طفيف (61-62 هرتز) عند عدم التحميل لمراعاة 'التدلي' عند توصيل الأجهزة.
لضبط معداتك بأمان، يجب عليك أولاً فهم العلاقة الرياضية بين الدوران الميكانيكي للمحرك والإخراج الكهربائي. على عكس الجهد، الذي يمكن أن يتأثر بمستويات الإثارة وإعدادات المنظم، فإن تردد المولد مرتبط بقوانين الفيزياء. إنه نتاج مباشر لمدى سرعة دوران الجزء المتحرك وعدد الأقطاب المغناطيسية الموجودة في الجزء الثابت.
يتم تحديد العلاقة من خلال سرعة المولد القياسية وصيغة التردد:
$$f = rac{P imes N}{120}$$
في هذه المعادلة:
يمثل f التردد بالهرتز (هرتز).
يمثل P عدد الأقطاب المغناطيسية.
يمثل N سرعة الدوران في عدد الدورات في الدقيقة (RPM).
120 هو ثابت رياضي مشتق من الوقت (الثواني في الدقيقة) والمراحل المغناطيسية.
تكشف هذه الصيغة أنه إذا كنت تعرف عدد أقطاب المولد الخاص بك، فيمكنك حساب عدد الدورات في الدقيقة الدقيق المطلوب للوصول إلى التردد المستهدف. أي انحراف ميكانيكي عن دورة في الدقيقة هذه يغير بشكل مباشر مخرجات هيرتز.
إن تحديد ما إذا كانت وحدتك عبارة عن تصميم ثنائي القطب أو أربعة أقطاب هو الشرط الأساسي لأي تعديل. لا يمكنك تخمين هذا الإعداد؛ يجب عليك التحقق من لوحة البيانات أو الدليل.
| نوع المولد | التطبيق المشترك | الهدف التردد | المطلوب دورة في الدقيقة |
|---|---|---|---|
| 2-القطب | وحدات البنزين المحمولة، مجموعات المولدات الاحتياطية الصغيرة | 60 هرتز | 3600 دورة في الدقيقة |
| 4-القطب | الديزل الصناعي الكبير، مجموعات العمل المستمر | 60 هرتز | 1800 دورة في الدقيقة |
| ثنائي القطب (الاتحاد الأوروبي/آسيا) | الوحدات المحمولة القياسية خارج أمريكا الشمالية | 50 هرتز | 3000 دورة في الدقيقة |
| 4-القطب (الاتحاد الأوروبي/آسيا) | الوحدات الصناعية خارج أمريكا الشمالية | 50 هرتز | 1500 دورة في الدقيقة |
بالنسبة للمولد الصناعي القياسي رباعي الأقطاب، تكون سرعة المولد عادةً أقل (1800 دورة في الدقيقة لـ 60 هرتز) مقارنة بالوحدات المحمولة. تعمل هذه السرعة المنخفضة على تقليل تآكل المحرك والضوضاء، مما يجعله مثاليًا للاستخدام على المدى الطويل. في المقابل، تعمل الوحدات المحمولة بسرعة صارخة تبلغ 3600 دورة في الدقيقة لإنتاج نفس التردد من قطبين فقط. إذا حاولت ضبط مولد رباعي الأقطاب على 3600 دورة في الدقيقة، فسوف تتسبب في حدوث عطل ميكانيكي كارثي.
إن الانجراف خارج نافذة التردد الآمن له عواقب ملموسة على حملك.
التردد المنخفض (<58 هرتز على نظام 60 هرتز): يمكن القول إن هذا هو السيناريو الأكثر خطورة بالنسبة للمعدات الآلية. مع انخفاض التردد، تقل المفاعلة الحثية في المحركات الكهربائية، مما يؤدي إلى سحب تيار زائد. وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة ضواغط الثلاجة ومكيفات الهواء والمضخات بشكل سريع.
التردد العالي (> 63 هرتز على نظام 60 هرتز): في حين أن الأحمال المقاومة مثل السخانات قد لا تمانع، إلا أن الإلكترونيات الرقمية والساعات تعاني. ستعمل الساعات بسرعة، وقد تتعطل مصادر الطاقة في أجهزة الصوت/الفيديو الحساسة أو يتم إيقاف تشغيلها بسبب اكتشاف الطاقة 'القذرة'.
قبل أن تلمس برغيًا واحدًا، تحتاج إلى بيانات دقيقة. 'الاستماع' إلى المحرك ليس طريقة تشخيص صالحة للإلكترونيات الحديثة. تحتاج إلى تحديد مدى البعد عن التردد بالضبط.
الأداة المفضلة هي مقياس رقمي متعدد عالي الجودة مع إعداد التردد (هرتز). وبدلاً من ذلك، يمكن لمقياس سرعة الدوران بالليزر المخصص قياس سرعة دولاب الموازنة مباشرة. ومع ذلك، في المواقف الميدانية التي لا تتوفر فيها أدوات احترافية، يمكنك استخدام 'طريقة الساعة'.'
'طريقة الساعة' (الاختراق الميداني): قم بتوصيل ساعة كهربائية تناظرية قياسية (من النوع الذي يحتوي على عقرب ثانٍ كاسح) بالمولد. قارن عقربها الثاني بساعة توقيت تعمل بالبطارية. إذا كان المولد يعمل بتردد 60 هرتز بالضبط، فسوف يكمل عقرب الثواني في الساعة دورة كاملة خلال 60 ثانية بالضبط. إذا كانت الساعة تستغرق 65 ثانية لتكتمل دقيقة واحدة، فهذا يعني أن المولد الخاص بك يعمل ببطء شديد (تردد منخفض). إذا انتهى الأمر خلال 55 ثانية، فهذا يعني أن المولد الخاص بك يعمل بسرعة كبيرة.
من الأخطاء الشائعة الخلط بين مشاكل الجهد ومشاكل التردد. يجب عليك التفريق بين الاثنين لتطبيق تعديل تردد المولد الصحيح.
إذا كان جهدك منخفضًا (على سبيل المثال، 100 فولت بدلاً من 120 فولت) ولكن سرعة محركك صحيحة (60 هرتز)، فلا تلمس المنظم. يشير هذا إلى وجود خطأ في منظم الجهد التلقائي (AVR) أو ملفات المولد. سيؤدي ضبط سرعة المحرك لزيادة الجهد في هذا السيناريو إلى تردد مرتفع بشكل خطير (على سبيل المثال، 70 هرتز) فقط لإعادة الجهد إلى وضعه الطبيعي، مما سيؤدي إلى تدمير المعدات المتصلة.
قم بتسجيل قياسين مختلفين قبل إجراء التغييرات:
تردد عدم التحميل: قم بتشغيل المحرك، وأوقف تشغيل القاطع الرئيسي، واتركه يسخن. سجل هرتز.
تردد التحميل: قم بتشغيل الكسارة وقم بتطبيق ما يقرب من 50% من الحمل المقدر. سجل هرتز.
تكشف هذه البيانات عن 'التدلي' - مقدار تباطؤ المحرك تحت الضغط. هدفك هو ضبط المولد بحيث يظل ضمن الحدود الآمنة أثناء هذا الانتقال.
هذه الطريقة مناسبة لمعظم مولدات البنزين والديزل المحمولة التي تستخدم نظام التحكم الميكانيكي. إنه يتضمن تغيير التوتر فعليًا في زنبرك الحاكم لتغيير عدد الدورات في الدقيقة المستهدفة للمحرك.
تحديد موقع برغي الضبط الصحيح هو نصف المعركة. أنت تبحث عن برغي ضبط الخانق، والذي يختلف عن برغي مجموعة الخمول في المكربن.
يتحكم المسمار الخمول في سرعة المحرك فقط عندما يكون الخانق مغلقًا بالكامل (وهي حالة نادرًا ما يدخلها المولد). عادةً ما يكون برغي الحاكم عبارة عن مسمار طويل مشدود بنابض متصل مباشرة بذراع وصلة الخانق. غالبًا ما يتم تمييزه بطبقة من طلاء المصنع الأصفر أو الأبيض للإشارة إلى موضع المعايرة الأصلي.
السلامة أولاً: تأكد من تأريض المولد بشكل صحيح. قم بارتداء أدوات حماية السمع، حيث أنك ستعمل بالقرب من المحرك قيد التشغيل.
قم بتوصيل جهاز القياس: قم بتوصيل جهاز القياس الرقمي المتعدد الخاص بك بأحد منافذ التيار المتردد واضبطه على قراءة هرتز (هرتز).
الضبط: أثناء تشغيل المحرك بدون حمل (إيقاف القاطع)، حدد مكان برغي الحاكم.
أدر المسمار في اتجاه عقارب الساعة لزيادة التوتر، مما يزيد عدد الدورات في الدقيقة والتردد.
أدر المسمار عكس اتجاه عقارب الساعة لتقليل التوتر، مما يقلل من عدد الدورات في الدقيقة والتردد.
تحديد الهدف: لا تهدف إلى 60 هرتز بالضبط. بدلاً من ذلك، اهدف إلى 61.5 هرتز إلى 62 هرتز عند عدم التحميل.
لماذا تهدف عالية؟ تتمتع أدوات التحكم الميكانيكية بـ 'تدلى' طبيعي. ومن خلال ضبط تردد عدم التحميل على مستوى عالٍ قليلاً، فإنك توفر 'مساحة رأسية'. وعندما يبدأ حمل ثقيل (مثل المنشار أو المضخة)، فإن المحرك يتباطأ بشكل طبيعي. إذا بدأت عند 62 هرتز، فقد يسحبه الحمل إلى 60 هرتز مثاليًا. إذا بدأت عند 60 هرتز، فقد يؤدي الحمل إلى انخفاضه إلى 57 هرتز ضارًا.
بمجرد الاتصال بإعداد عدم التحميل، قم بتطبيق حمل نموذجي، مثل سخان الفضاء أو المثقاب الكبير. مشاهدة المتر المتعدد. يجب أن ينخفض التردد ولكنه يستقر على الفور. تأكد من بقائه أعلى من 58.5 هرتز تحت الحمل. إذا انخفض كثيرًا، فقد تحتاج إلى زيادة إعداد عدم التحميل قليلاً أو التحقق من قيود الوقود التي تحد من قوة المحرك.
التعديل الميكانيكي له حدوده. إذا كنت بحاجة إلى تشغيل معدات أوروبية بتردد 50 هرتز في الولايات المتحدة (60 هرتز)، أو إذا كنت بحاجة إلى استقرار طاقة على مستوى المختبر، فإن تعديل المسمار لن يكون كافيًا. في هذه الحالات، تحتاج إلى محول تردد مولد أو نوع معين من تكنولوجيا المولد.
محول التردد ذو الحالة الصلبة هو جهاز إلكتروني يتم وضعه بين المولد والحمل. إنه يعمل بشكل مشابه لـ VFD (محرك التردد المتغير) ولكن لأغراض إمداد الطاقة.
الآلية: يأخذ المحول مدخلات التيار المتردد الخام من المولد (والتي قد تكون متقلبة أو عند تردد خاطئ)، ويصححها إلى طاقة تيار مستمر مستقرة، ثم يعكسها مرة أخرى إلى موجة جيبية متناوبة مركبة بشكل مثالي عند التردد المطلوب (على سبيل المثال، 50 هرتز، 60 هرتز، أو 400 هرتز).
عامل عائد الاستثمار: على الرغم من أن التكلفة الأولية مرتفعة، إلا أن هذا الحل يحمي الآلات الصناعية باهظة الثمن من الطاقة الملوثة. كما يسمح للمولد بالعمل بسرعات مختلفة لتوفير الوقود، حيث لم يعد تردد الخرج مرتبطًا بعدد دورات المحرك في الدقيقة.
تستخدم المولدات الحديثة العاكسة هذه التقنية داخليًا. على عكس المولدات المتزامنة القياسية، يتم فصل المحرك الموجود في وحدة العاكس عن تردد الخرج. يمكن أن يكون المحرك في وضع الخمول المنخفض عندما يكون الحمل خفيفًا ويتسارع عندما يزيد الحمل.
ملحوظة: لا يمكنك ضبط تردد مولد العاكس ميكانيكيًا. يتعامل الكمبيوتر الموجود على اللوحة مع جميع معلمات الإخراج. إذا حاولت ضبط سرعة المحرك على وحدة العاكس، فسوف تخلط ببساطة وحدة التحكم الإلكترونية أو تتسبب في حدوث خطأ في التحميل الزائد؛ سيظل الخرج هرتز ثابتًا حتى تنطلق الوحدة.
حتى مع وجود الصحيحة صيغة سرعة وتردد المولد في متناول اليد، يمكن أن تؤدي متغيرات العالم الحقيقي إلى تعقيد العملية. فيما يلي المزالق الشائعة التي يجب تجنبها.
يصف هانت حالة حيث يرتفع المحرك بشكل إيقاعي، أي يدور لأعلى ولأسفل بشكل متكرر. يؤدي هذا إلى تذبذب التردد بشكل خطير (على سبيل المثال، 55 هرتز - 65 هرتز - 55 هرتز).
السبب الجذري: نادرًا ما تكون هذه مشكلة تتعلق بتعديل الحاكم. عادة ما يكون سبب ذلك طائرة نفاثة مكربنة قذرة أو وقود قديم. يتضور المحرك جوعًا للحصول على الوقود، ويتباطأ، ويسحب الحاكم دواسة الوقود لفتحها للتعويض، ويتسارع المحرك، وتتكرر الدورة.
الإجراء: لا تحاول ضبط الارتفاع. يجب عليك تنظيف المكربن ونظام الوقود أولا. إن ضبط المنظم على محرك متصاعد لن يؤدي إلا إلى إخفاء المشكلة ومن المحتمل أن يؤدي إلى سرعة زائدة شديدة.
في المولدات البسيطة المثارة بالمكثفات، يرتفع الجهد والتردد معًا. إذا قمت بزيادة عدد الدورات في الدقيقة لتعزيز التردد من 58 هرتز إلى 62 هرتز، فقد يقفز الجهد الكهربي لديك من 120 فولت إلى 135 فولت.
المخاطرة: قم دائمًا بمراقبة كلا المقياسين. إذا كان تحقيق التردد الصحيح يدفع جهدك إلى ما هو أبعد من الحدود الآمنة (عادةً > 128 فولت لدوائر 120 فولت)، فقد يكون لديك مكثف معيب أو دوار متدهور. إعطاء الأولوية لسلامة الجهد. غالبًا ما يكون التشغيل بتردد منخفض قليلاً (59 هرتز) أكثر أمانًا من التشغيل بجهد عالي بشكل خطير.
هناك حد لمدى قدرتك على تغيير فيزياء المولد. إن محاولة تحويل مولد 50 هرتز إلى 60 هرتز فقط عن طريق زيادة سرعة المحرك (السرعة الزائدة بنسبة 20٪) تخلق قوة طرد مركزية هائلة. وهذا يضع ضغطًا هائلًا على اللفات والمحامل الدوارة، مما يؤدي إلى خطر التفكك الكارثي. تحقق دائمًا من هوامش الأمان الخاصة بالشركة المصنعة قبل محاولة زيادة عدد الدورات في الدقيقة بشكل كبير.
يعد ضبط تردد المولد مهمة دقيقة تربط بين الضبط الميكانيكي والسلامة الكهربائية. بالنسبة لمعظم الوحدات المحمولة القياسية، فإن الضبط الميكانيكي الدقيق لبرغي الحاكم - الذي يهدف إلى الوصول إلى النقطة المثالية التي تبلغ 61-62 هرتز عند عدم التحميل - سوف يحل المشكلات الناجمة عن تآكل المحرك أو اهتزازه. ومع ذلك، بالنسبة لتطبيقات الترددات المتقاطعة أو الأحمال الحساسة للغاية، غالبًا ما يكون الاعتماد على المنظم الميكانيكي غير كافٍ؛ توفر محولات التردد الإلكترونية الاستقرار المطلوب للصناعة الحديثة.
تذكر أن 'جيد بما فيه الكفاية' ليس معيارًا مقبولاً لجودة الطاقة. يمكن أن يؤدي التباين الذي يبلغ بضعة هرتز فقط إلى تدهور عمر أجهزتك ومحركاتك. نوصي بجعل عمليات فحص التردد جزءًا قياسيًا من سجل الصيانة الشهري الخاص بك. من خلال التحقق من خرج هرتز في كل مرة تقوم فيها بتشغيل المولد، فإنك تضمن أنه عند حدوث حالة طوارئ، فإن الطاقة الخاصة بك ليست متاحة فقط، ولكنها آمنة للاستخدام.
ج: بشكل عام، لا. في حين أن زيادة عدد الدورات في الدقيقة ستؤدي إلى زيادة التردد، إلا أنها تزيد من الضغط الداخلي على الدوار وقد تتسبب في ارتفاع درجة حرارة المحرك أو ارتفاع الجهد إلى مستويات غير آمنة. ما لم تنص الشركة المصنعة صراحةً على أن الوحدة قابلة للتحويل، فإن فرض زيادة في السرعة بنسبة 20% يؤدي إلى حدوث عطل ميكانيكي ومخاطر كهربائية.
ج: هذا ما يعرف بتدلي الحاكم . عند تطبيق حمل، يواجه المحرك مقاومة ويتباطأ للحظات قبل أن يتمكن المنظم من فتح دواسة الوقود للتعويض. تتمتع الضوابط الميكانيكية بفترة تأخير، ولهذا السبب قمنا بتعيين تردد عدم التحميل أعلى قليلاً (61-62 هرتز) للحفاظ على متوسط 60 هرتز تحت الحمل.
ج: لا. يضبط المسمار اللولبي الخامل الحد الأدنى لسرعة المحرك فقط عندما يكون الخانق مغلقًا بالكامل. نظرًا لأن المولد يجب أن يعمل بسرعة عالية وثابتة (على سبيل المثال، 3600 دورة في الدقيقة) لإنتاج الطاقة، فإن دواسة الوقود لا تكون أبدًا في وضع الخمول أثناء التشغيل. يجب عليك ضبط برغي شد زنبرك الحاكم، وليس المسمار الخامل.
ج: بالنسبة لأمريكا الشمالية (الولايات المتحدة الأمريكية وكندا والمكسيك)، فإن المعيار هو 60 هرتز. بالنسبة لمعظم أوروبا وآسيا وأستراليا، المعيار هو 50 هرتز. تحقق دائمًا من لوحة التصنيف الموجودة على الأجهزة التي تنوي تشغيلها؛ قد يؤدي تشغيل معدات 50 هرتز بطاقة 60 هرتز (أو العكس) بدون محول إلى حدوث ضرر.
