شرح تفصيلي عن (VFD) مغير التردد أو مغير السرعة SINAMICS V20 من سيمنز

مقدمة

SINAMICS V20 هو محرك تردد متغير (VFD) من إنتاج شركة سيمنز (Siemens)، مصمم لتوفير تحكم دقيق في سرعة المحركات الكهربائية ثلاثية الطور وأحادية الطور. يتميز بسهولة التركيب، والتكامل مع أنظمة التحكم المختلفة، وكفاءته العالية في تطبيقات الصناعة والتجارة مثل المضخات، المراوح، الناقلات، والمعدات الدوارة.

الميزات الرئيسية

• نطاق ترددي واسع: يدعم ترددات من 0 إلى 600 هرتز.
• تصميم مضغوط: مناسب للتركيب في مساحات محدودة.
• واجهة مستخدم بسيطة: شاشة LCD وأزرار تحكم مدمجة.
• دعم متعدد للوصلات:
• أحادي الطور (1~230V) للمحركات الصغيرة.
• ثلاثي الطور (3~400V) للمحركات المتوسطة والكبيرة.
• حماية متكاملة: مثل الحماية من زيادة التيار، الجهد، والحرارة.

3. المكونات الأساسية

المكون	الوصف
المحول (Rectifier)	يحول التيار المتردد (AC) إلى تيار مستمر (DC).
الدائرة الوسيطة	تنعيم التيار المستمر باستخدام مكثفات لتحقيق جهد ثابت.
العاكس (Inverter)	يحول التيار المستمر إلى تيار متردد بتردد متغير للتحكم في سرعة المحرك.
لوحة التحكم (BOP)	واجهة المستخدم للضبط والمراقبة.
طرفيات التوصيل	لوحة توصيل للإشارات التناظرية والرقمية.

الصيغة الرياضية

• ​N = 120f / P حيث:
  • N: سرعة المحرك (RPM).
  • f: التردد (Hz).
  • P: عدد أقطاب المحرك.
• مخطط كتلة نظام VFD:
  1. مدخل أحادي الطور أو ثلاثي الطور.
  2. وحدة التحويل (Rectifier): تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.
  3. الدائرة الوسيطة (Filter): تنعيم التيار المستمر.
  4. العاكس (Inverter): تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد بتردد متغير.
  5. المحرك الكهربائي.
  6. دوائر التحكم: لوحة التحكم ووحدة التحكم الرئيسية.

لوحة التحكم المدمجة

• شاشة LCD: تعرض الإنذارات، حالة التشغيل، الاتجاه (أمامي/عكسي)، والوضع (تلقائي/يدوي/خطوة).
• أزرار التحكم:
  • RUN/STOP: تشغيل/إيقاف.
  • UP/DOWN: ضبط التردد.
  • وظائف إضافية: مثل الإعدادات والوضع اليدوي.
• مؤشرات الحالة: مثل الحمل (kW)، السرعة (RPM)، النسبة المئوية للحمل (%).

مخططات التوصيل والوصلات

• مخططات توصيل VFD:
  • وصلات المدخلات التناظرية: مثل مقياس الجهد (10kOhm Potentiometer).
  • وصلات التحكم:
    • BOP (لوحة التحكم الأساسية) كمصدر وحيد للتحكم.
    • التحكم عبر الطرفيات (PNP/NPN).
    • التحكم عبر بروتوكول MODBUS RTU.
  • وصلات الخرج: مثل إشارات التشغيل، العطل، والسرعة.
  • الإشارات التناظرية: جهد (0-10V) أو تيار (0-20mA) للتحكم في السرعة.

التوصيلات الكهربائية

أ. التوصيل أحادي الطور (1-Phase)

• المدخل:
• الطور (L)، الحيادي (N)، الأرضي (PE).
• المحرك:
• توصيل الأطوار (U, V, W) + الأرضي.

ب. التوصيل ثلاثي الطور (3-Phase)

• المدخل:
• ثلاثة أطوار (L1, L2, L3) + الأرضي.
• المحرك:
• نفس التوصيل (U, V, W) + الأرضي.

تحذير: يجب فصل التيار قبل التوصيل لتجنب الصعق الكهربائي!

تطبيقات شائعة

• المضخات: تحسين كفاءة استهلاك الطاقة.
• المراوح: التحكم في التدفق الهوائي.
• الناقلات (Conveyors): ضبط السرعة حسب الحمولة.
• المعدات الصناعية: مثل المخارط، المناشير، وغيرها.

طرق التحكم يدعم SINAMICS V20 عدة طرق للتحكم:

لوحة التحكم المدمجة (BOP): التشغيل/الإيقاف، ضبط التردد يدويًا.

الإشارات الرقمية (PNP): للتحكم في التشغيل، الاتجاه العكسي، أو وضع الخطوة (JOG). Cn002-Control from terminals PNP

الإشارات الرقمية (NPN): للتحكم في التشغيل، الاتجاه العكسي، أو وضع الخطوة (JOG). Cn002-Control from terminals NPN

بروتوكول MODBUS RTU: للتحكم عن بعد عبر شبكات الاتصال الصناعية. Cn011-MODBUS RTU Control

 إعدادات معلمات VFD

• استعادة الإعدادات الافتراضية:
  • P0003: مستوى وصول المستخدم.
  • P0010: معلمات التكليف.
  • P0970: استعادة الإعدادات المصنعية.
• اختيار ماكرو التوصيل:
  • Cn001: لوحة التحكم الأساسية.
  • Cn002: التحكم عبر الطرفيات.
• إعدادات المحرك:
  • الجهد المقنن (P0304)، التيار (P0305)، القدرة (P0307)، معامل القدرة (P0308)، التردد (P0310)، السرعة (P0311).
• المعلمات الشائعة:
  • التردد الأدنى (P1080)، التردد الأقصى (P1082).
  • وقت التدرج في التشغيل (P1120) والإيقاف (P1121).
  • تردد وضع الخطوة (P1058) ووقت التدرج (P1060).

المعلمة	الوصف
P0003	مستوى وصول المستخدم (1: أساسي، 3: متقدم).
P0010	وضع التكليف (30: إعادة الضبط).
P0304	جهد المحرك المقنن (V).
P0305	تيار المحرك المقنن (A).
P1080	الحد الأدنى للتردد (Hz).
P1082	الحد الأقصى للتردد (Hz).
P1120	وقت التدرج في التشغيل (الثواني).

8. نصائح الصيانة والأمان

1. التهوية: ترك مسافة كافية حول الجهاز لتجنب السخونة الزائدة.
2. الفحص الدوري: التأكد من عدم وجود أسلاك تالفة أو توصيلات فضفاضة.
3. الحماية من العوامل الجوية: تركيب الجهاز في مكان جاف بعيد عن الرطوبة.
4. التحديثات: مراجعة البرامج الثابتة (Firmware) دوريًا من موقع سيمنز.

9. الخلاصة

SINAMICS V20 هو حل موثوق وفعال للتحكم في المحركات، بميزات تتيح التكامل مع أنظمة متنوعة، وضبط دقيق للسرعة، وحماية شاملة. يُنصح بقراءة الدليل الفني من سيمنز قبل التركيب لضمان التشغيل الآمن.