נושא : מדוע בווסת מהירות זרם המוצא גבוה יותר מזרם הכניסה בעומס מלא
בס"ד שישי 01 ספטמבר 2023
הקדמה
שאלה זו נראית לא הגיונית בחשיבה ראשונית והיא תמיד לא מסתדרת טכנית לחשמלאים מכל הסוגים, במאמר זה נדון על הקשר.
תמונה מספר 1 – תווית נתונים ווסת מהירות דגם acs850-04-078A-5 תוצרת ABB
לצורך הדוגמה ניקח ווסת דגם acs850-04-078A-5 תוצרת ABB המופיע בתמונה 1 , זרם המוצא לצרכן הינו 78 אמפר ואילו זרם הכניסה הינו 65 אמפר.
אז מה הסיבה מאחורי זה ?
התשובה הנכונה נמצאת בקבלים בתוך המשנה תדר . כזכור לכל משנה תדר יש מערכת יישור למתח ישר המורכב מקבלים המחליקים את גליות המתח הישר הנוצרת בעת ההמרה של אות המתח החילופין לאות המתח הישר המומר בכניסה לווסת התדר. חוץ מזה, הקבלים גם ממלאים את התפקיד המפורסם ביותר שלהם פיצוי קיבולי בשל צריכת ההספק ההשראתי והנפוץ שבהם הוא המנוע ההשראתי . אז איך זה קשור לכך שזרם המוצא גבוה יותר מזרם הכניסה של ווסת התדר?
נבצע קצת מתמטיקה.
לצורך הדוגמה ניגש לקטלוג WEG ניקח מנוע 37 קילוואט
תמונה מספר 2 – נתונים טכניים מנוע 37 קילוואט תוצרת .WEG .
חיברנו מנוע 37KW בעל מקדם הספק של 0.9 , לכן הזרם הפעיל יהיה
Iפעיל=I * cos (ɸ)= 62.9 * 0.88=55.35A
המנוע צורך 62.9 אמפר ו 55.35 אמפר מהערך הכולל מוקדשים לייצור כוח אמיתי (אקטיבי) למנוע והוא צריך להיות מסופק על ידי הרשת. לכן, הממיר תדר זקוק לזרם של 55.35 אמפר בכניסה שלו. הערך הנותר קשור למעגל השראות המגנטי של המנוע המפוצה על ידי קבלי המתח ישר של הווסת תדר ניתן לחשב ערך זה בקלות עם חישוב גורם הספק.
Iנדמה=I * sin (cos-1(ɸ)) = 62.9 * sin (cos-1(0.88)) = 29.87 A
תמונה מספר 3 – המחשה כניסה יציאה מווסת התדר.
מהו אותו קבל DC LINK ?
זהו קבל המחובר בנקודת ההמרה בצד המתח הישר בין המיישר (DC) למהפך (AC).
קבלים אלו משמשים להקטנת הגליות ומעלה את המתח הממוצע המתקבל במהפך ביחס לאותו מיישר ללא סינון ,בנוסף "החלקת" הפרעות אשר עלולות להגיע מהרשת או מהפרעות ברכיבי המיישר.
קבלים אלו מחוברים במקביל בין המוליך החיובי והשלילי במעגל.
תמונה מספר 4 – מיקום של קבל DC LINK .
לסיכום
יש לציין כי ההספק הפיצוי למעשה אינו "נוצר" על ידי הקבלים, אלא "מפוצה". כלומר הווסת תדר או יותר נכון הקבלים שבתוכו לא יכולים לייצר אנרגיה מדומה , בדיוק כמו שהוא לא יכול לייצר אנרגיה אקטיבית. הווסת תדר פועל רק כממיר בתהליך. מה שקורה הוא רק משחק של זרמים למען האמת, אלמנט קיבולי מייצר כוח תגובתי במהלך המחצית הראשונה של חצי מחזור כי המתח הכניסה קטן ממתח הקבל וצורך כמות שווה של אנרגיה במהלך המחצית השנייה. לכן צריכת החשמל הכוללת של קבל במהלך חצי מחזור הוא אפס. לעומת זאת, למשרנים יש התנהגות הפוכה בדיוק, הם צורכים אנרגיה במהלך המחצית הראשונה של חצי מחזור ומייצרים אותה במהלך המחצית השנייה. לפיכך, קבלים ומנוע מפצים האחד את השני בחצי מחזור מתח חילופין.
יש לשים לב כי זרם המוצא גדול יותר מזרם הכניסה נכון בדרך כלל עבור משני תדר שיש להם קבלי פילם (Film) ומכניסים פחות הרמוניות לרשת.
היום זה כבר לא המקרה הנפוץ יותר ועל כן ווסתים זולים הבנויים מקבלים אלקטרוליטיים אומנם זולים יותר אך בעלי ערכים גבוהים של הרמוניות שבדרך כלל מביאים לזרמי כניסה גדולים יותר מאשר המוצאה, כתוצאה מההרמוניות הגבוהות הזרם עולה (נתעלם מבעיות איכות חשמל כרגע) ועל כן בחישובים שלנו צריכים לבוא ליידי ביטוי גם ההרמוניות .
בהצלחה