في الدائرة المتوالية المكونة من مقاومات ومكثفات وملفات حث، تسمى ظاهرة حدوث القدرة والجهد والتيار والطورصدى السلسلة. خصائصها هي: دائرة مقاومة نقية، حيث الطاقة والجهد والتيار لها مراحل، والمفاعلة X تساوي الصفر، والمقاومة Z تساوي المقاومة R، وقد يؤدي الحد الأدنى من الممانعة والتيار والمحاثة القصوى والسعة للدائرة إلى توليد فولتات أكبر بعدة مرات من جهد مصدر الطاقة والجهد العالي. لذلك، يعرف الرنين المتسلسل أيضًا باسم رنين الجهد.
يتم فرض جهد الرنين مع الجهد الأصلي، والرنين الموازي: في الدائرة المتوازية، تظهر المقاومات والمكثفات والمحاثات ظاهرة الطور بين الجهد والتيار الكلي للدائرة، وهو ما يسمى الرنين المتوازي. ما يميزها هو أن الرنين الموازي هو طريقة معوضة بالكامل ولا تتطلب طاقة تفاعلية، ولكنها توفر فقط الطاقة التي يتطلبها مقاوم الطاقة النشط، مما يولد رنينًا لتقليل إجمالي تيار الدائرة، وعادة ما يكون التيار الفرعي أكبر من إجمالي التيار في الدائرة. لذلك، يُعرف الرنين الموازي أيضًا بالرنين الحالي.
الخصائص والاختلافات بين صدى السلسلة والرنين الموازي:
1. يمكن تقسيم وضع رنين الحمل إلى نوعين: العاكس المتوازي والعاكس المتسلسل. الخصائص التقنية الرئيسية والاختلافات بين العاكس المتسلسل والعاكس المتوازي هي كما يلي:
يكمن الفرق بين عاكسات السلسلة والعاكسات المتوازية في دوائر التذبذب المختلفة التي يستخدمونها، حيث تكون الأولى على التوالي مع L وR وC والأخيرة على التوازي مع L وR وC.
(1) تتمتع دائرة الحمل لعاكس السلسلة بمقاومة منخفضة لمصدر الطاقة وتحتاج إلى تشغيلها بواسطة مصدر جهد. لذلك، يجب توصيل محطة إمداد الطاقة DC المصححة والمفلترة بمكثف ترشيح كبير. عندما يتعطل العاكس، يكون هناك تيار متصاعد كبير، مما يجعل الحماية صعبة.
تقدم دائرة الحمل للعاكس المتوازي مقاومة عالية لمصدر الطاقة وتتطلب مصدرًا حاليًا لتزويدها. ومع ذلك، في حالة فشل العاكس، سيكون التيار محدودًا بمفاعلة عالية، والتي لها تأثير صغير وسهلة الحماية.
(2) جهد الدخل لعاكس السلسلة ثابت، وجهد الخرج عبارة عن موجة مستطيلة. تيار الخرج هو تقريبًا موجة جيبية، ويقود المحول دائمًا جهد الزاوية بعد أن يكون تيار الثايرستور صفرًا.
تيار الإدخال للعاكس الموازي ثابت، وجهد الخرج هو تقريبًا موجة جيبية، وتيار الخرج عبارة عن موجة مستطيلة. قبل أن يتجاوز جهد مكثف الرنين الصفر، يكون تيار الحمل للمحول دائمًا أمام زاوية الجهد. بمعنى آخر، كلاهما يعمل تحت أحمال سعوية.
(3) العاكس المتسلسل هو مصدر طاقة بمصدر جهد ثابت. لتجنب التوصيل المتزامن للثايرستور على أذرع الجسر العلوي والسفلي للعاكس، مما قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي في مصدر طاقة العاكس، من الضروري التأكد من إيقاف تشغيله أولاً ثم تشغيله. وهذا يعني أنه يجب إيقاف تشغيل جميع الثايرستور (أجهزة الطاقة الإلكترونية الأخرى) لفترة من الوقت (t). إن الحث الشارد، الذي يشير إلى الإمكانات المستحثة الناتجة عن الحث من طرف التيار المستمر إلى سلك المعدات، قد يؤدي إلى تلف المعدات، لذلك من الضروري اختيار دائرة امتصاص جهد التيار الكهربائي المناسبة للمعدات. بالإضافة إلى ذلك، للتأكد من أن تيار الحمل مستمر وعدم تأثر الثايرستور بالجهد العالي على مكثف المحول أثناء فترة إيقاف الثايرستور، يجب أن يكون هناك صمام ثنائي سريع مضاد للتوازي عند طرفي الثايرستور.
العاكس المتوازي هو مصدر طاقة تيار مستمر. من أجل تجنب الإمكانات المستحثة الكبيرة الناتجة عن مفاعلة المرشح Ld، يجب أن يكون التيار مستمرًا. بمعنى آخر، من الضروري التأكد من أن الثايرستور الموجود على أذرع الجسر العلوي والسفلي للعاكس يتم تشغيله أولاً ثم إيقاف تشغيله خلال فترة المحول، أي أن جميع الثايرستورات تكون في حالة توصيل أثناء فترة المحول (t). عند هذه النقطة، على الرغم من أن ذراع الجسر العاكس متصل مباشرة، إلا أن Ld كبير بما يكفي لعدم التسبب في حدوث دائرة كهربائية قصيرة في مصدر طاقة التيار المستمر. ومع ذلك، فإن وقت التبديل الطويل سيقلل من كفاءة النظام، لذلك من الضروري تقصير t-gamma، أي تقليل قيمة Lk.
(4) يجب أن يكون تردد التشغيل لعاكس السلسلة أقل من تردد التذبذب الطبيعي لدائرة الحمل، أي لضمان الوقت المناسب. وإلا، بسبب الاتصال المباشر بين الأجزاء العلوية والسفلية، سوف يتعطل العاكس. ذراع الجسر للعاكس.
يجب أن يكون تردد التشغيل للعاكس الموازي أعلى قليلاً من تردد التذبذب الطبيعي لدائرة الحمل لضمان وقت جهد عكسي مناسب t، وإلا فإنه سوف يسبب أخطاء في محول الثايرستور. ومع ذلك، إذا كان مرتفعًا جدًا، فسيكون الجهد العكسي للثايرستور أثناء المحول مرتفعًا جدًا، وهو أمر غير مسموح به.
(5) هناك طريقتان لتنظيم الطاقة للعاكسات المتسلسلة: تغيير جهد مصدر طاقة التيار المستمر Ud أو تغيير تردد تشغيل الثايرستور، أي تغيير عامل طاقة الحمل cos.
يمكن لوضع تنظيم الطاقة للعاكسات المتوازية فقط تغيير جهد مصدر طاقة التيار المستمر Ud، وسيؤدي تغيير cos phi أيضًا إلى زيادة جهد الخرج وقوة العاكس، لكن نطاق التعديل المسموح به صغير جدًا.
(6) في محول العاكس المتسلسل، ينطفئ الثايرستور بشكل طبيعي. قبل إيقاف التشغيل، ينخفض التيار تدريجيًا إلى الصفر، وبالتالي يكون وقت إيقاف التشغيل قصيرًا وتكون الخسارة صغيرة. خلال فترة التبديل، يكون للثايرستور وقت إيقاف تشغيل أطول (t+t -).
في محول العاكس الموازي، يضطر الثايرستور إلى إيقاف التشغيل أثناء التشغيل الكامل للتيار. بعد إجبار التيار على الانخفاض إلى الصفر، يلزم وجود فترة من الجهد العكسي، وبالتالي يكون وقت إيقاف التشغيل أطول. في المقابل، تعتبر العاكسات المتسلسلة أكثر ملاءمة لمعدات التسخين التعريفي ذات ترددات التشغيل الأعلى.
(7) يحتاج الثايرستور الخاص بعاكس السلسلة إلى تحمل الفولتية المنخفضة. عند استخدام شبكة طاقة 380 فولت لإمدادات الطاقة، يجب استخدام الثايرستور 1200 فولت. ومع ذلك، فإن جميع التيارات في دائرة الحمل، بما في ذلك مكونات الطاقة النشطة والمتفاعلة، يجب أن تتدفق عبر الثايرستور. إذا فقد الثايرستور العاكس نبضه، فسوف يوقف التذبذب فقط ولن يتسبب في قلب العاكس.
تحتاج البوابة البلورية للعاكس الموازي إلى تحمل الجهد العالي، وتزداد قيمته بسرعة مع زيادة زاوية عامل القدرة. ومع ذلك، فإن الحمل نفسه سيشكل حلقة تيار متذبذبة. يتدفق التيار النشط فقط عبر الثايرستور العاكس، وعندما يفقد الثايرستور العاكس أحيانًا نبض الزناد، فإنه لا يزال بإمكانه الحفاظ على التذبذب والعمل بشكل مستقر نسبيًا.
(8) يمكن أن تكون محولات السلسلة متحمسة ذاتيًا- أو متحمسة ذاتيًا-. يمكن تعديل طاقة الخرج عن طريق تغيير تردد نبض الزناد للعاكس. لا يمكن للعاكسات المتوازية أن تعمل إلا في حالة الإثارة الذاتية.
(9) في العاكس المتسلسل، تكون نبضة الزناد للثايرستور غير متماثلة ولا تقدم تيارًا مكونًا للتيار المستمر للتأثير على التشغيل العادي. ومع ذلك، في العاكسات المتوازية، تكون نبضة الثايرستور العاكس غير متماثلة، مما قد يؤدي إلى إدخال تيار مكون تيار مستمر ويسبب أخطاء.
(10) محول التردد المتسلسل سهل التشغيل ومناسب لبيئات العمل المتكررة. تتطلب العاكسات المتوازية دوائر بدء إضافية، والتي يصعب تشغيلها.
(11) نظرًا لجهد الموجة المستطيلة التي يتحملها الثايرستور في عاكس السلسلة، تكون قيمة du/dt كبيرة نسبيًا، وتلعب دائرة الامتصاص دورًا رئيسيًا، في حين أن متطلبات di/dt منخفضة نسبيًا. في المحولات المتوازية، يكون التيار المتدفق عبر الثايرستور العاكس عبارة عن موجة مستطيلة، لذا يلزم وجود di/dt أكبر وdu/dt أقل.
(12) عندما تكون المسافة بين ملف التسخين التعريفي للعاكس المتسلسل وقوة العاكس (بما في ذلك مكثفات القناة) بعيدة، يكون التأثير على طاقة الخرج صغيرًا. إذا تم استخدام الكابلات المحورية أو تم وضع الأسلاك الحلزونية في أقرب مكان ممكن (يفضل ملتوية معًا)، فإن التأثير ليس كبيرًا. بالنسبة للعاكسات المتوازية، يجب وضع ملف التسخين التعريفي في أقرب مكان ممكن من مصدر الطاقة (خاصة مكثف القناة)، وإلا فإنه سيقلل بشكل كبير من إنتاج الطاقة وكفاءتها.
(13) الجهد على الملف التعريفي للعاكس المتسلسل والجهد على مكثف الفجوة كلاهما Q مرات جهد الخرج للعاكس، والتيار المتدفق عبر الملف التعريفي يساوي تيار الخرج للعاكس.
الجهد الكهربي الموجود على الملف التعريفي ومكثف الفجوة لعاكس متوازي يساوي جهد الخرج للعاكس، والتيار المتدفق من خلالهما هو Q مرات تيار الخرج للعاكس.
باختصار، العاكسات المتوازية والمحولات المتسلسلة (يشار إليها عادةً بمصادر طاقة العاكس المتوازية أو المتسلسلة) لها خصائصها التقنية ومجالات التطبيق الخاصة بها. من منظور تطبيقات التدفئة الصناعية، يتم استخدام العاكسات المتوازية على نطاق واسع في الصهر والعزل ونقل الحرارة والتسخين التعريفي وغيرها من المجالات، مع نطاق طاقة من عدة كيلووات إلى عشرات الآلاف من الكيلووات. يتم استخدام محولات السلسلة على نطاق واسع في تطبيقات العزل وقيمة Q العالية وتطبيقات التسخين بالحث عالي التردد-في الصهر، من فرن واحد إلى فرنين، مع نطاق طاقة يتراوح من عدة كيلووات إلى عدة آلاف كيلووات. حاليًا، أكثر من 90% من إمدادات الطاقة ذات التردد المتغير المستخدمة في القطاع الصناعي في الصين هي إمدادات طاقة ذات تردد متغير متوازية.