تصنيف مبدّلات الطاقة الكهربائية


(أسامة الشعباني) #1

تصنيف مبدّلات الطاقة الكهربائية:
تقسم مبدّلات الطاقة حسب مبدأ العمل إلى مجموعتين أساسيتين:
* مبدّلات دوارة (آلية دوارة ).
* مبدّلات طاقة ثابتة (ستاتيكية).
يمكن تقسيم مبدّلات الطاقة لأي مجموعة من تلك المجموعتين وحسب الوظيفة إلى:
1) - مبدّلات جهد: حيث يتحول الجهد فيها من قيمة إلى جهد ذو قيمة مختلفة.
2) – المقوّمات: والتي يتحول فيها الجهد المتناوب إلى جهد مستمر.
3) - المقوّمات العكسية (القالبات): والتي يتحول فيها الجهد المستمر إلى جهد متناوب.
4) - مبدّلات التردد: والتي يتحول فيها الجهد المتناوب ذو تردد معين إلى جهد متناوب بتردد مختلف.

مبدّلات الطاقة الكهربائية على السفينة



حسب مبدأ العمل

حسب الوظيفة



مبدّلات جهود


آلية دوارة

ستاتيكية ستاتيكية


مقومات

مبدّلات تيارات


مبدّلات تردد

مبدّلات جهد

مقومات عكسية

مبدّلات التردد








مقاومات متغيرة خافضة للجهد


كمبدّلات طاقة ستاتيكية للجهد في منظومة الطاقة الكهربائية، يمكن أن تستخدم المقاومات المتغيرة الخافضة للجهد، لكن في السفن المصنعة في الآونة الأخيرة لم تستخدم هذه العناصر في منظومات الطاقة الكهربائية على السفينة.
لقد أثبتت تجربة استثمار المبدّلات الستاتيكية أنها بالمقارنة مع المبدّلات الدوارة تتميز بعدة محاسن:
1. انعدام الضجيج والاهتزازات.

2. عامل ربح كبير.

3. عملياً يمكن تحضيرها آنيا ً(فوراً) للعمل.

4. وثوقية عالية ولا تحتاج للصيانة بشكل دائم.
تتحدد إمكانية تطوير والاستخدام الواسع للمبدّلات الستاتيكية ضمن منظومة الطاقة الكهربائية КЭС بالمعطيات النهائية المتزايدة لأجهزة القدرة المصنعة من أنصاف النواقل مثل الثايرستورات - الثنائيات – الترانزستورات، في الوقت الحاضر يوجد ثايرستورات تعمل على (1000) أمبير وأكثر وجهد قدره (3000) فولت وأكثر، أما الترانزستورات تعمل على تيارات تصل قيمتها حتى (400) أمبير والجهد بين القاعدة والمجمع أكثر من (1) كيلو فولت، إن الخاصية المميزة للعناصر الإلكترونية هي قدرتها المجددة عند زيادة الجهد والحمولات بالتيار، لذلك تبرز متطلبات عالية لوسائط الحماية من حيث الوثوقية وسرعة الاستجابة.
تستخدم المبدّلات الستاتيكية في منظومات الطاقة الكهربائية على السفينة من أجل إنشاء منابع التغذية لمختلف الأجهزة بما فيها الأجهزة الكهروميكانيكية المختلفة ذات القيادة الكهربائية القابلة للتعيير مثل: الرافعة (الونش) بكرة المخطاف - أجهزة القيادة الكهربائية للمضخات والتهوية متعددة الوظائف وغيرها…
تؤمن القيادة الكهربائية القابلة للتعيير ЭПр ضبطا ًعميقاً للسرعة والعزم الكهرطيسي، من أهم عقد هذه القيادة الكهربائية هي مبدّلات الطاقة الستاتيكية المصنعة على أساس أنصاف نواقل، وتتعلق بنية هذه المبدّلات بمتطلبات المنظومة وطريقة ضبط البارامترات على الخرج.
يسمح استخدام المبدّلات الستاتيكية كمنابع تغذية على المسائل التالية:
* تحويل الجهد المستمر إلى جهد مستمر ولكن بقيمة مختلفة مثال : تغذية الأجهزة الإلكترونية.
* تحويل الجهد المستمر إلى جهد متناوب وحيد الطور وثلاثي الطور (تغذية محركات التيار المتناوب) وهنا غالبا ًما تبرز الحاجة إلى الاستقرار أو الحاجة لضبط جهد الخرج وتردد مبدّلات الطاقة الكهربائية.
* تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر من أجل ضبط سرعة وعزم المحركات الكهربائية للتيار المستمر وذلك ضمن مجال واسع.
إن مبدّلات الطاقة المصنعة على أساس أنصاف نواقل باختلافها عن مبدّلات الطاقة الدوارة التي تحول الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية في المحركات وتحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية في المولدات يستثنى التحويل المضاعف لأنواع الطاقة، لا تحتوي أجزاء دوران وكتلتها أصغر، وكذلك إمكانية ضبط بارامترات الخرج للطاقة الكهربائية ضمن مجال عريض، على سبيل المثال في المقوّم الذي يتم التحكم به يوجد بالإضافة إلى تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر، إمكانية الضبط السلس لقيمة الجهد المقوّم عملياً من الـصفر وحتى القيمة الاسمية، في المقوّمات العكسية يمكن تحويل الجهد المستمر إلى جهد متناوب بترددات معيرَة، كما تعتبر النوعيات الجيدة من مبدّلات الطاقة الستاتيكية الأساس الجيد لإقامة قيادة كهربائية يمكن التحكم بها والتي يتم فيها تغير السرعة بطريقة اقتصادية أكثر وهي إما تغيير الجهد أو التردد.

تصنف مبدلات الطاقة حسب المهمة (المسألة) التي تقوم بتطبيقها إلى:
1 - مقومات لتحويل الجهد المتناوب إلى جهد مستمر.
2 - مقومات عكسية لتحويل الجهد المستمر إلى جهد متناوب.
3 - مبدّلات التردد لتحويل جهد متناوب ذو تردد معين إلى جهد متناوب بتردد مختلف.
4 - معدلات اتساع النبضة ШИМ – وهي لتحويل الجهد المستمر ذو قيمة معينة إلى جهد مستمر ذو قيمة مختلفة.
يبين الشكل (2-2) المخطط التصنيفي لمبدّلات الطاقة الكهربائية حيث تم وضع المخطط بطريقة التحكم (مبدل متحكم به – مبدل غير متحكم به) مبدل عاكس – ومبدل غير عاكس، وحسب خوارزمية التحكم بعناصر القدرة وطبيعة الحمل (ملف- متحرض آلة التيار المستمر (МПТ))، وفق نوع عناصر القدرة المستخدمة (ترانزستورات- ثايرستورات)، وكشبكة تغذية يمكن أن تكون شبكة التيار المتناوب الطبيعية بتردد(50Hz) أو بتردد أعلى.
(ШИП) : هو مبدل طاقة نبضي، يحقق الوصل والفصل الدوريان لملفات التحريض أوالتهيج مع منبع التغذية وذلك بمساعدة مفتاح إلكتروني (من أنصاف نواقل) بهذه الحالة يصل التعيير إلى القيمة المتوسطة للجهد المعطى إلى ملف الآلة الكهربائية.
(ШИМ): مبدل ذو تعديل باتساع النبضة (عرض النبضة) لجهد الخرج والذي عند التعديل يبقى دور وضع الإغلاق للمفتاح الإلكتروني الذي يصل الحمل بمنبع التغذية ثابتاً، أما مدة حالة التوصيل له فتتغير.
(ЧИМ): مبدل ذو تعديل نبضي ترددي، زمن حالة التوصيل للمفتاح يبقى ثابتاً، أما تردد معدل الوصل والفصل فيتغير.
(ШЧИМ): مبدل ذو معدل عرض النبضة والتردد - تعديل مختلط لعملية الوصل والفصل - في هذه الحالة تتغير فترة حالة الوصل وتردد (الوصل- الفصل) للمفتاح الإلكتروني.

<H1 dir=rtl style=“MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>الشكل (2-2). تصنيف مبدّلات الطاقة الإلكترونية الستاتيكية

مدخرات‘ شبكة تغذية تيار متناوب

مبدّلات طاقة إلكترونية

مقومات غير متحكم بها

مقومات متحكم بها

Ш И П

Ш И П

ثايرويستوري

Ш И П

ترانزيستوري

مقومات عاكسة

مقومات غير عاكسة

ملف التحريض

[CENTER]دارة متحرض للآلة الكهربائية

Ш И M

Ч И М

Ш Ч И M[/center]

[CENTER]Ш И П عاكس

Ш И П

غير عاكس[/center]

</H1>