منظمو جهد المحركات المؤازرة في أنظمة النقل: التحكم في السرعة

تشكل أنظمة النقل الحزامية الجهاز الدوري لعمليات التصنيع والتخزين والخدمات اللوجستية في يومنا هذا. وهي تنقل المواد الخام والمنتجات أثناء التصنيع والسلع المُنتَجة بسرعةٍ يجب التحكم بها بدقةٍ بالغة. فإذا كانت السرعة عاليةً جدًا، فإن المنتجات ستتصادم وتسقط أو تتدحرج؛ أما إذا كانت بطيئةً جدًا، فإن معدل الإنتاج سيتناقص وستظهر اختناقات في العملية. وتُستخدم محركات السيرفو عادةً لتوفير التحكم الدقيق في السرعة المطلوب لأنظمة النقل هذه. وللأسف، فإن محركات السيرفو ووحدات القيادة الخاصة بها حساسةٌ للغاية للتغيرات في جهد التغذية الكهربائية المُورَّدة إلى وحدة القيادة. فالانخفاض المفاجئ في الجهد يؤدي إلى انخفاض سرعة المحرك، بينما تتسبب القمم الجهدية في حدوث أعطال ناتجة عن فائض الجهد وإيقاف مفاجئ للتشغيل. وتم تصميم منظمات جهد محركات السيرفو خصيصًا لتوفير طاقة كهربائية مستقرة وسلسة. ويوضح هذا المقال كيفية تحقيقها للتحكم الدقيق في السرعة.

الحفاظ على عدد الدورات في الدقيقة (RPM) ثابتًا عند تغيُّر الأحمال

تتفاوت الحمولة على حزام النقل بشكل كبير على امتداد مساره. فسيستهلك الجزء المشحون بشدة من حزام النقل تيارًا كهربائيًّا أكبر من الجزء المشحون خفيفًا. وإذا انخفض الجهد الكهربائي في لحظة تحميل شديد، فلن يتمكّن محرك التحكم (السيرفو) من تزويد الطاقة المطلوبة ولن يقدر على تنظيم السرعة. ونتيجةً لذلك، سيتباطأ الحزام وقد يحدث ازدحام أو انسداد.

إن مفتاح التبديل السريع القائم على الثايرستورات (SCR) أو الريلاي المستخدم في منظمات جهد محركات التحكم (السيرفو) يحافظ على جهد الخرج ضمن مدى ±3% من الجهد المُعدَّ مسبقًا، حتى عند انخفاض أو ارتفاع جهد الشبكة بنسبة ±20% أو أكثر. كما أن زمن الاستجابة الذي يتراوح بين ٢٠ و٤٠ ملي ثانية أقصر بكثير من الثابت الزمني لآلية الحزام الناقل. وعندما ينخفض جهد الشبكة مؤقتًا، فإن منظم الجهد يتعامل مع هذه الحالة بسلاسة ويوفّر للمحرك مصدر جهد مستقر. وبالتالي، يستطيع المحرك تركيز انتباهه الكامل على التحكم في السرعة دون القلق إزاء التقلبات التي قد تطرأ على جهد الإدخال. وبذلك تبقى سرعة الحزام الناقل ثابتة.

القضاء على خطأ السرعة الناجم عن الانخفاضات المؤقتة في جهد الشبكة

معظم المواقع الصناعية مزودة بآلات كبيرة وثقيلة، مثل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، أو آلات اللحام، أو الضواغط— والتي تتسبب في انخفاضات لحظية في الجهد بنسبة 10–30%. وسيُلاحظ محرك التحكم الدقيق (السيرفو) هذه الانخفاضات، ونتيجةً لاستجابة حلقة سرعة المحرك، سيؤدي ذلك فورًا إلى انخفاض في السرعة. وسوف يحاول محرك التحكم الدقيق تعويض هذا الانخفاض في السرعة عن طريق سحب تيار كهربائي أكبر، لكن المحرك سيستمر في الدوران ببطء حتى تنتهي فترة انخفاض الجهد. والنتيجة هي حدوث اضطرابٍ ملحوظٍ في تدفق المواد.

عند تركيب منظم جهد محرك سيرفو على مدخل محرك السيرفو، فإنه يصبح بمثابة وحدة تخفيف. وتوفّر الطاقة المخزَّنة إما في المحول التحكُّمي للمنظم أو داخل مجموعة المكثِّفات الطاقة اللازمة لمواجهة انخفاضات الجهد القصيرة التي تصل مدتها إلى ١٠٠ مللي ثانية. أما أثناء انخفاضات الجهد الأطول، فيقوم المنظم بالاستجابة وتغيير التوصيلات (Taps) لرفع الجهد إلى قيمته الاسمية. ولن "يرى" محرك السيرفو أبدًا هذا الانخفاض، وبالتالي لن تنحرف سرعة المحرك عن القيمة المطلوبة أبدًا. وسيكون لهذا التأثير فائدة خاصة في خطوط الفرز عالية السرعة أو في نواقل الحركة ذات التموضع الدقيق (Indexing Conveyors)، حيث يكون الدقة في تحديد المواقع أمرًا حاسمًا.

حماية محركات السيرفو من انقطاع التشغيل الناتج عن ارتفاع الجهد

وكما يمكن أن تكون الانخفاضات في الجهد ضارةً، فإن ظروف ارتفاع الجهد قد تكون مُعَطِّلةً بنفس القدر. ويحدث عطل ارتفاع الجهد عندما يُعاد تغذية الطاقة المُولَّدة من محركٍ محمَّلٍ زائداً أثناء عملية التباطؤ إلى حافلة التيار المستمر (DC bus). وإذا كان جهد الخط مرتفعاً أيضاً في هذه اللحظة، فقد يصل جهد حافلة التيار المستمر إلى نقطة تشغيل قاطع الحماية من ارتفاع الجهد في المحرك الكهربائي. وفي هذه الحالة، سيُفعِّل المحرك الكهربائي وظيفة الإيقاف الآلي، مما يؤدي إلى توقف الناقل عن العمل فجأةً، وقد يتسبب ذلك في إلحاق الضرر بالمنتجات.

تتضمن منظمات جهد المحركات المؤازرة حمايةً من فرط الجهد، والتي تقوم بقَصِّ أي قمم في جهد الخط أو الطاقة المُعاد توليدها الداخلة. وتكون هذه الأجهزة مفيدةً بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب تسارعًا وبطئًا متكرِّرَيْن، مثل أنظمة ترتيب البالات أو نقل الحمولات على الناقلات الدورانية، حيث يكون خطر حدوث أعطال ناجمة عن فرط الجهد أو إعادة التوليد مرتفعًا. ويقلل المنظم هذا الخطر بشكلٍ كبير. كما يحد المنظم من الإجهاد الواقع على المُصحِّح ومكثف حافلة التيار المستمر في وحدة القيادة. والنتيجة هي إطالة عمر وحدة القيادة، وتشغيلٌ ثابتٌ للناقل دون حدوث أعطال مزعجة في وحدة القيادة ناتجة عن مشكلات الجهد.

تمكين ملفات التعجيل والتباطؤ الدقيقة

في العديد من التطبيقات، مثل محطات التعبئة أو عمليات التجميع الدقيقة، يتطلب المحرك المؤازر تسارعًا وتباطؤًا دقيقين لوضع الحمولة في الموضع الآمن دون حدوث انزياح في المنتج. وتتم هذه الحركات الدقيقة من خلال التحكم في عزم دوران المحرك المؤازر. وعندما تتغير جهد الخط، فإن المحرك يُغيّر أيضًا التيار في محاولةٍ عقيمةٍ للتحكم في السرعة. ويظهر هذا على هيئة عزم دوران غير منتظم، ما يؤدي إلى تسارع غير مستقر قد يتسبب في عدم انتظام وضع المنتج أو إزاحته.

سيضمن مصدر الجهد ذي المعاوقة المنخفضة والصلب لمُنظِّم جهد المحرك الخدمي أن يحافظ محرك الخدمة على إخراج عزم دوران ثابت بغض النظر عن تقلبات الجهد. وستؤدي معامل القدرة لهذه المنظمات، إلى جانب قدرتها على توفير طاقة مستقرة بغض النظر عن شدة الانخفاضات أو التقلبات في الجهد الداخل، إلى تحقيق عزم دوران سلس ومتحكم به بدقة. وعلى سبيل المثال، تخيل وجود عدة أنظمة ناقلة تبدأ التشغيل جميعها في وقت واحد على دائرة كهربائية واحدة. فبدون منظم جهد، سيتعرض كل محرك خدمة لانخفاض في الجهد عندما تبدأ كل منظومة في سحب التيار من الدائرة. أما باستخدام المنظم، فإن كل منظومة ستستمد التيار المطلوب، ولكن من مصدر جهد صلب. وبذلك يصبح من الممكن تطبيق عزم دوران دقيق لتحقيق وضع متسق للتجميع أو ملء الحاويات.

تُعَدّ أنظمة النقل الحزامية جزءًا لا يتجزأ من الصناعة الحديثة. وتوفّر محركات السيرفو، والوحدات التحكمية التي تُمكّنها من الأداء المطلوب، تحكّمًا غير مسبوق في الحركة. وتسمح منظمات جهد محركات السيرفو لهذه المحركات الدقيقة بالعمل باستمرار وبكفاءة حتى في ظل ظروف إمداد الطاقة الكهربائية غير المثلى. وباستبعاد الانخفاضات في الجهد والذروات العالية غير المرغوب فيها، وتوفير مصدر مستقر للجهد بغض النظر عن ظروف التحميل الخاصة بنظام النقل الحزامي، تتيح منظمات جهد محركات السيرفو ضمان أن تكون سرعة الحزام دائمًا مُضبوطة بدقة. وبفضل خبرتنا التي تزيد على ٢٠ عامًا، ومساحة التصنيع البالغة ٥٠٬٠٠٠ متر مربع، وقدرتنا الداخلية على تطوير المكونات الأساسية، ومشاركتنا الرسمية في صياغة المعايير الوطنية لقطاع الصناعة، فإننا نُصنّع منظمات جهد سيرفو تمنحك تحكّمًا مثاليًّا في سرعة أنظمة النقل الحزامية. اتصل بنا اليوم.