شرح نظام الأنفرتر لوحدات التبريد وكارت انفرتر لتشغيل محرك ثلاجة

مقدمة عن نظام الأنفرتر لوحدات التبريد

فى النظم التقليدية لوحدات التبريد يقوم ضبط درجة الحرارة على نظام التشغيل المتقطع للكباس بكامل قدرته فما أن تصل درجة حرارة الحيز المراد تبريدة إلى الدرجة المختارة بمنظم الحرارة (الثرموستات) يتحول وضع مفتاحه من توصيل إلى قطع فيكف الضاغط عن العمل حتى إذا ارتفعت درجة الحرارة عاد الثرمستات إلى حالة التوصيل مرة أخرى ، وهنا المدى الحرارى واسع مما يؤدى إلى المزيد من استهلاك طاقة كهربية ، كما أن الضاغط فى حالة الاقلاع يسحب تيارا عاليا مما يستدعى تصميم خاص للمحرك من حيث تحمل ملفاته للتيار العالى أثناء الإقلاع وكذلك ميكانيكا الطلمبة للتتحمل الاقلاع المتكرر

نظم الأنفرتر

تقوم الفكرة على استمرار عمل الكباس دون توقف والتحكم فى سرعته طبقا للحمل الحرارى فإذا كان الحمل الحرارى مرتفعا زادت سرعة الكباس فارتفعت السعة الحجمية له فازداد التبريد والعكس مع انخفاض الحمل الحرارى تنخفض السرعة فتقل السعة الحجمية للكباس فيقل التبريد وهنا نحقق :-

1- التخلص من الاقلاع المتكرر للضاغط

2- انخفاض مدى التغير الحرارى بالوحدة كما فى الشكل ش (1)

مما ينتج عنهما خفض لإستهلاك الطاقة يقدر بحوالى 30%

ش(1) المنحنى الأخضر للتشغيل بدون أنفرتر والأزرق بالانفرتر

كيف نتحكم فى سرعة محرك الكباس وهو من النوع الحثى ذو القفص السنجابى ؟

السرعة التزامنية Ns (سرعة دوران المجال المغناطيسى) = 120 × تردد المصدر الكهربى ÷ عدد الأقطاب

وسرعة دوران الروتر  (Nr) تقل قليلا عن السرعة التزامنية بما يعرف بالانزلاق (S)  وهو الفرق بين السرعتين منسوبا إلى السرعة التزامنية

وعليه فلكى نغير السرعة طبقا لدرجة الحرارة فإنه ينبغى تغيير تردد المصدر الكهربى (F) فأصبح لزاما علينا تحويل المصدر الكهربى الثابت تردديا (50HZ) إلى مصدر قابل لتغيير التردد فى مدى مثلا من 5 :100 هرتز طبقا لدرجة الحرارة

المذبذبات ومتعدد الاهتزازات Oscillators And Multiviberators

المذبذبات هى دوائر لإلكترونية تحول الجهد المستمر إلى جهد مترد فنحصل منها على موجة جيبية أو نبضية كما فى متعدد الاهتزازات (Astable Multiviberators) ولكنها محدودة القدرة ، فكانت الفكرة استخدام تقنية التقطيع للتيار الكهربى المستمر  (Chopper) بمعدل تقطيع قابل للتغير  فنحصل على موجة كهربية نبطية بالتردد المطلوب ثم تعالج الموجة النبضية بمرشحات للحصول على موجة جيبية نقية وتلك فكرة الانفرتر ( تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد قابل لتغيير ترددة) ففى ش (2) بكبس المفتاحين S1-S2 يسرى تيار فى اتجاة من A إلى B وباستبدال الكبس لهما بالمفتاحين S3-S4 يسرى التيار عكس الاتجاة أى من Bإلى A محققا بذلك خاصية التيار المتردد وهى عكس الاتجاة فى منتصف الدورة الواحدة وبضبط زمن التوصيل والقطع لزوجى المفاتيح الأربع نحصل على التردد المطلوب ، وبإحلال السوتشات اليدويىة S1-S2-S3_S4 بعناصر قوى إلكترونية مثل الترانسستور ذو البوابة المعزولة IGBT أو الموسفيت ودائرة تحكم فى قدح البوابات نحصل على دائرة الانفرتر التى تحول التيار المستمر إلى تيار متردد على شكل نبضات وبمرشحات ترددية تعالج الموجة النبضية للحصول على موجة جيبية نقية إلى حد ما ش (3)

ش(2)  فكرة تحويل التيار المستمر إلى متردد

ش(3) التخلص من التوافقيات بمرشحات للحصول على موجة جيبية من الموجة النبضية

تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد ثلاثى الأطوار

فى محركات الوجة الواحد نحتاج وحدة تقوييم لفصل ملف التقوييم بعد إقلاع المحرك، لذا يفضل فى نظام التشغيل بالانفرتر التحويل إلى نظام الثلاث أوجة، وبدائرة تحتوى على ثلاث أزواج من المفاتيح ( السوتشات الإلكترونية )، نحصل على كهرباء مترددة ثلاث أوجة كما فى الشكل ش(4) و ش(5).

ش(4)                                                                                              ش(5)

تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر

تسبق دوائر الانفرتر دائرة تقويم وتوحيد تيار المنبع، سواءا كان احادى الوجة 220 فولت وتردد 50 هرتز أو ثلاثى الأوجة 380 فولت 50 هرتز.

كما فى ش (6) وباستخدام مرشح مرور الترددات المنخفضة يتم الحصول على تيار مستمر نقى من التعرجات كلما أمكن

ش( 6) مراحل الحصول على تيار متردد قابل لتغيير قيمته وتردده من المنبع الكهربى المتردد

 تغيير السرعة للمحركات الحثية مع ثبات عزم المحرك

كما سبق تغيير السرعة للمحركات الحثية يتم بتغيير التردد طبقا للقانون Ns=120F/P ، ولكن تغيير التردد سيؤدى إلى تغيير عزم المحرك ومن ثم القدرة الميكانيكية له لأن الفيض المغناطيسى الدوار يتناسب عكسى مع التردد ، وللحفاظ على العزم ثابت ينبغى تغيير جهد التشغيل بنفس نسبة تغيير التردد ومن ثم الحفاظ على النسبة V/F ثابتة فلا يتغير عزم المحرك

وتقوم منظومة التشغيل بالانفرتر ش (7)  على :-

1- تحويل جهد المنبع الكهربى المتردد إلى جهد مستمر بموحد تيار جهد عالى

2- ترشيح خرج موحد التيار من التعرجات للحصول على DC نقى

3- مغير جهد مستمر – مستمر  DC-DC Converter لضبط قيمة الخرج المستمر بما يتوافق ونسبة التغيير فى الترددبتقنية تعديل عرض النبضة

4- تقطيع التيار المستمر بمظومة عاكس  (انفرتر) من ثلاث أزواج من ترانسستور القوى IGBT أو موسفيت وبواباتها محكومة بنبضات تزامنية تحقق التردد المعبر عن درجة الحرارة

5- كشف التغير فى تردد الخرج وتعديل قيمة الجهد المستمر للحفاظ على النسبة V/F ثابتة

ش(7) منظومة التشغيل للمحرك بتقنية الانفرتر

موحد – مرشح – مغير للجهد المستمر – عاكس ثلاثى الأوجة – تحكم فى التردد والقيمة

إختبارات محرك الانفرتر

لا وسيلة لتجربة محرك الانفرتر الثلاثى الأوجة  ش(8) بدون جهاز انفرتر ، والاختبارات المتاحة تنحصر فى الآتى :-

1- قياس الجهود الثلاثة خرج الانفرتر على جاك التوصيل بالمحرك

2- قياس المقاومة بين كل طرفين للمحرك فتكون جميعها (الثلاث) متساوية واخترف أحدهما يشير إلى قطع فى أحد الملفات الثلاث

3- قياس العزل للملفات (المقاومة بين كل طرف وجسم المحرك)

ش(8)

فى ش(9) كارت انفرتر لتشغيل محرك ثلاجة ومكوناته:-

1- وحدة مانع الشوشرة فى مدخل الكارت لمنع التداخل الكهرومغناطيسى (ترددات الراديو) من النفاذ إلى الدائرة عبر كابل التغذية ، فا المستطيل الأحمر جنوب يسار الكارت

2- وحدة التوحيد لتيار المصدر الكهربى عبارة عن قنطرة توحيد ومكثفات التنعيم للتيار المستمر

3- مغير التيار المستمر  (SMPS) بنظام الفلاى باك وواضح محول الفلاى باك والموسفيت الذى يقوم بعمل التقطيع

4- العاكس وعناصرة الالكترونية على مشع للحرارة من اللمونيوم على يسار الكارت

5- ميكروكونتروللر فى أعلى اليمين لآدارة عمليات ووظائف الكارت وبه جاكات الحساسات

6- مخارج الكارت فى اسفل اليمين لتغذية ملف سخان الديفروست والضاغط

أحيانا تجد لوحتين أحدهما للتحكم والأخرى للإنفرتر

ش(9) كارت انفرتر لمحرك ثلاجة