في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في المباني، يعتبر المحرك الحثي ثلاثي الطور الأكثر استخدامًا، رغم أن بعض التطبيقات الصغيرة قد تستخدم محركات حثية أحادية الطور. يمكن استخدام مغيرات التردد (VFDs) مع كلا النوعين من المحركات لتحسين أدائها.
توفر وحدات التحكم في مغيرات التردد وظائف متعددة ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات، لكن الفوائد الأكبر تتحقق في الأنظمة التي تتطلب تشغيلًا بسرعات متغيرة. على سبيل المثال، في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، يمكن تعديل معدل تدفق المضخات ليتناسب مع حمولة المبنى من خلال تغيير سرعة المضخة باستخدام مغير التردد، مما يسمح بتحكم دقيق في التدفق. في الأنظمة التي تتطلب الحفاظ على ضغط ثابت، مثل أنظمة المياه الساخنة والباردة، يمكن ضبط مغير التردد للحفاظ على الضغط المطلوب عبر معظم مستويات الطلب من خلال تعديل السرعة بناءً على الحاجة.
في الأنظمة التجارية والمؤسسية، تُستخدم أنظمة المراوح ذات الحجم المتغير عادةً لتوزيع الهواء المكيف في المبنى. تعتمد هذه الأنظمة غالبًا على التحكم عبر زعانف مدخل متغيرة الحجم وصناديق حجم الهواء المتغير (VAV) للتحكم في تدفق الهواء. عندما يقل الحمل على النظام، تُغلق صناديق حجم الهواء المتغير، مما يزيد من الضغط الساكن في النظام. يستشعر المتحكم بالمروحة هذا الارتفاع في الضغط ويُغلق زعانف المدخل. وعلى الرغم من أن هذا النوع من التحكم يقلل من استهلاك الطاقة للمراوح، فإنه ليس بنفس كفاءة ودقة نظام التحكم القائم على مغير التردد.
تُعد أنظمة تدفق التبريد المتغير (VRF) أيضًا مرشحًا ممتازًا لتطبيق مغيرات التردد. تربط أنظمة تدفق التبريد المتغير عدة ضواغط بنظام تزويد مشترك يقوم بتغذية العديد من المبخرات. باستخدام أنابيب التبريد بدلاً من مجاري الهواء، تنخفض متطلبات الطاقة للتوزيع بشكل كبير. ونظرًا لأن الحمل على الضاغط يتغير باستمرار بناءً على طلب المبخرات، يمكن استخدام مغير التردد للتحكم في سرعة تشغيل الضاغط لتتوافق مع الحمل، مما يقلل من استهلاك الطاقة أثناء ظروف التشغيل الجزئي.
تطبيقات إضافية لمغيرات التردد
يُعتبر توفير الطاقة الفائدة الرئيسية لمغيرات التردد، لكنها تقدم فوائد أخرى تتجاوز مجرد الحفاظ على الطاقة. كما أنها مفيدة في الأنظمة التجارية التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في سرعة أو عزم المحرك.
تستخدم بعض التطبيقات المتخصصة مراوح أو مضخات مزدوجة. في مثل هذه الحالات، توفر مغيرات التردد ميزة ضمان تشغيل الوحدتين بالسرعة المطلوبة، مما يمنع تضارب الأداء بينهما أو تحميل وحدة أكثر من قدرتها التصميمية.
مع التطورات التكنولوجية، توسع نطاق الأحمال التي يمكن لمغيرات التردد التحكم بها بشكل كبير. اليوم، تتوفر مغيرات التردد بمعدلات جهد وتيار تناسب معظم المحركات الحثية ثلاثية الطور الموجودة في المباني. وحدات مغير التردد ذات السعة الكبيرة، مثل الوحدات ذات 500 حصان أو أكثر، تُستخدم الآن بشكل شائع في المبردات الطاردة المركزية الكبيرة، حيث تحقق توفيرًا كبيرًا في الطاقة.
أحد التطورات الرئيسية التي حدثت في السنوات الأخيرة هو الانتشار الواسع لاعتماد مغيرات التردد والاعتراف بفوائدها، خاصة في تحسين كفاءة الطاقة وتقليل الصيانة. العديد من الشركات المصنعة باتت تقدم وحدات التحكم في مغيرات التردد كجزء أساسي أو اختياري من أنظمتها. على سبيل المثال، تعرض شركات تصنيع المبردات الطاردة المركزية وحدات تحكم بمغيرات التردد كخيار، وتأتي أنظمة مضخات تعزيز المياه المنزلية بشكل متزايد مع وحدات التحكم القائمة على مغير التردد، مما يتيح أداءً أفضل للنظام وتقليل تكاليف التشغيل.
اعتبارات وتحذيرات
قبل تركيب مغير التردد، يجب على مديري المرافق النظر في عدة عوامل تتعلق بخصوصية التطبيق. على سبيل المثال، تصدر معظم مغيرات التردد نبضات سريعة التبديل، التي قد تنعكس من أطراف المحرك إلى الكابلات التي تربط مغير التردد بالمحرك. في التطبيقات التي تتضمن مسافة طويلة بين المحرك ومغير التردد، قد تتسبب هذه النبضات المنعكسة في حدوث ارتفاعات في الجهد تتجاوز جهد الخط، مما يضع ضغطًا على الكابلات وملفات المحرك، وقد يؤدي ذلك إلى تلف العزل. بينما يكون هذا التأثير طفيفًا في المحركات التي تعمل عند جهد 230 فولت أو أقل، فإنه يشكل مصدر قلق في تلك التي تعمل عند جهد 480 فولت أو أعلى. لتقليل هذا التأثير، يُفضل تقليل المسافة بين مغير التردد والمحرك، واستخدام كابلات مصممة خصيصًا للاستخدام مع مغيرات التردد، والنظر في تركيب مرشح لتقليل تأثير النبضات المنعكسة.
عامل آخر يجب مراعاته هو تأثير مغير التردد على محامل المحرك. قد تولد النبضات الصادرة عن مغير التردد فرقًا في الجهد بين عمود المحرك وغطائه. إذا كان هذا الجهد مرتفعًا بما يكفي، فقد يؤدي إلى حدوث شرر في المحامل، مما يتسبب في تآكل أسطحها. يمكن تجنب هذه المشكلة باستخدام كابلات مصممة خصيصًا للاستخدام مع مغيرات التردد.
في الختام، توفر مغيرات التردد فوائد كبيرة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، خصوصًا في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، حيث تكون كفاءة الطاقة والتحكم الدقيق من الأولويات. ولكن لتحقيق أقصى استفادة منها وتجنب المشكلات المحتملة، يجب الانتباه إلى تفاصيل التركيب وخصائص المحرك والنظام الذي يتم تطبيق مغير التردد عليه.
