الوظائف الأساسية لصناديق التحكم الكهربائية في غرف التبريد

دور صندوق التحكم الكهربائي في نظام التخزين البارد

إذا ما قورن نظام التبريد بأكمله بجسم الإنسان، فإن الضاغط أشبه بالقلب، بينما صندوق التحكم الكهربائي أشبه بالدماغ. ذلك لأن نظام التبريد ليس مصمماً للاستمرار في العمل بمجرد تشغيله، بل يجب أن يقوم باستمرار بالتحكم التلقائي وفقاً لتغيرات درجة الحرارة والضغط، وظروف إزالة الصقيع، وحالة تشغيل المعدات. وتُدار جميع عمليات التحكم هذه تقريباً بشكل مركزي داخل صندوق التحكم الكهربائي.

باختصار، تُعدّ وحدة التحكم الكهربائية مركز التحكم الرئيسي لنظام التبريد بأكمله. فهي تُحدد متى يبدأ الضاغط ويتوقف، ومتى تعمل مروحة المبخر، ومتى تبدأ عملية إزالة الصقيع وتنتهي، كما تُدير وظائف الحماية المختلفة. عندما ترتفع درجة حرارة التخزين، تتلقى وحدة التحكم إشارة من منظم الحرارة وتُفعّل الضاغط. وبمجرد انخفاض درجة الحرارة إلى النطاق المُحدد، يتوقف الضاغط عن العمل تلقائيًا. بعبارة أخرى، ما يُحدد فعليًا "كيفية عمل نظام التخزين البارد" ليس الضاغط نفسه، بل نظام التحكم الكهربائي.

تحتوي علبة التحكم الكهربائية عادةً على العديد من المكونات الرئيسية، بما في ذلك قواطع الدائرة، والموصلات، ومرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري، والمرحلات الوسيطة، ومرحلات التوقيت، وأجهزة حماية تسلسل الطور، ووحدات التحكم الدقيقة في درجة الحرارة. يتولى قاطع الدائرة مسؤولية تزويد النظام بالطاقة وحمايته من قصر الدائرة؛ بينما تتحكم الموصلات في بدء تشغيل وإيقاف الضواغط والمراوح؛ وتوفر مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري الحماية من الحمل الزائد؛ أما المكون الأساسي المسؤول عن التحكم المنطقي في درجة الحرارة فهو وحدة التحكم الدقيقة في درجة الحرارة. اليوم، اعتمدت العديد من أنظمة التبريد تدريجيًا وحدات تحكم ذكية قادرة على مراقبة درجة الحرارة عن بُعد، ومراجعة سجل الإنذارات، والتحكم عبر شبكة الهاتف المحمول. ومع ذلك، يبقى المبدأ الأساسي كما هو: التحكم في تشغيل نظام التبريد وفقًا لتغيرات درجة الحرارة.

في نظام التحكم الكهربائي لمرفق التبريد، لا تعمل هذه المكونات بشكل منفصل، بل تشكل نظام تحكم متكامل بوظائف مترابطة ومنسقة. ويمكن فهم المنطق العام على النحو التالي: "يتخذ جهاز التحكم في درجة الحرارة القرارات، وتنقل المرحلات الإشارات، وتنفذ الموصلات الإجراءات، وتمنع أجهزة الحماية الحوادث". ولا يتحدد تشغيل الضاغط بمكون واحد فقط، بل يسمح النظام بالتشغيل فقط عند استيفاء جميع شروط التحكم.

عادةً ما يكون قاطع الدائرة الكهربائية هو المدخل الرئيسي لنظام التحكم الكهربائي. فهو بمثابة مدخل الطاقة الرئيسي لنظام التبريد بأكمله، ويجب أن تتلقى جميع مكونات التحكم الكهربائية الطاقة من خلاله أولاً. وهو مسؤول عن تزويد النظام بالطاقة، بالإضافة إلى توفير الحماية من قصر الدائرة الكهربائية وزيادة التيار. في حال حدوث قصر في الدائرة أو ارتفاع التيار بشكل مفرط، سيفصل قاطع الدائرة الكهربائية الطاقة فورًا عن صندوق التحكم بأكمله. ولذلك، يُعد قاطع الدائرة الكهربائية بمثابة "الحماية الرئيسية" الأساسية للنظام بأكمله.

بمجرد تشغيل النظام بشكل طبيعي، يصبح مُتحكم درجة الحرارة المُحوسب هو المُكوّن الذي يُحدد منطق تشغيل نظام التبريد. يراقب هذا المُتحكم درجة حرارة التخزين باستمرار ويُقارنها بالقيمة المُحددة. على سبيل المثال، إذا تم ضبط درجة حرارة غرفة التجميد على -18 درجة مئوية، ثم ارتفعت إلى -15 درجة مئوية، يُحدد المُتحكم أن التبريد مطلوب، فيُرسل إشارة تحكم. مع ذلك، لا يُشغل مُتحكم درجة الحرارة الضاغط مباشرةً، لأن الضاغط يستهلك طاقة عالية ويحتاج إلى تيار بدء كبير جدًا، بينما يحتوي مُتحكم درجة الحرارة على دائرة تحكم إلكترونية صغيرة فقط، ولا يُمكنه تحمل تيار الضاغط مباشرةً. لذلك، فإن ما يتحكم به مُتحكم درجة الحرارة فعليًا هو المُلامِس.

الموصل هو في الأساس مفتاح كهرومغناطيسي عالي الطاقة. عندما يُصدر جهاز التحكم في درجة الحرارة إشارة تحكم، يتم تنشيط ملف الموصل ويغلق نقاط التلامس الرئيسية، مما يسمح بتوصيل الطاقة ثلاثية الأطوار إلى الضاغط أو مروحة المبخر أو سخان إزالة الصقيع.

قبل تشغيل الموصل، يتم تقييم العديد من شروط الحماية داخل النظام بشكل متزامن. على سبيل المثال، يراقب مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري تيار تشغيل الضاغط باستمرار. في حال تعرض الضاغط للتوقف المفاجئ، أو فقدان الطور، أو زيادة التيار، أو ارتفاع درجة حرارة المحرك، سيفصل المرحل الحراري دائرة التحكم في الموصل قسرًا. في هذه الحالة، حتى لو كان منظم الحرارة لا يزال يطلب التبريد، فلن يستمر الضاغط في العمل لأن نظام الحماية له أولوية أعلى من نظام التحكم في درجة الحرارة.

وبالمثل، يراقب جهاز حماية تسلسل الأطوار حالة الطاقة ثلاثية الأطوار باستمرار. في حال حدوث فقدان طور، أو تسلسل طور غير صحيح، أو جهد غير طبيعي، سيمنع جهاز الحماية أيضًا تشغيل الموصل. وذلك لأن الضاغط ثلاثي الأطوار الذي يعمل في ظل ظروف فقدان الطور قد يحترق في غضون دقائق.

المعايير الشائعة لأجهزة التحكم في درجة الحرارة بالحواسيب الصغيرة

في التشغيل الفعلي، يشعر الكثير من الناس بالارتباك في المرة الأولى التي يفتحون فيها قائمة معلمات جهاز التحكم في درجة الحرارة لأنهم يواجهون العديد من الاختصارات الإنجليزية ورموز المعلمات.

لكن في الواقع، فإن المعايير الأكثر تعديلاً في تطبيقات التخزين البارد ليست كثيرة بشكل خاص. وتتمحور الإعدادات الأساسية بشكل رئيسي حول "التحكم في درجة الحرارة" و"التحكم في إزالة الصقيع".

أهمّ وأبسط معيار هو "درجة الحرارة المضبوطة". يحدد هذا المعيار درجة الحرارة المستهدفة التي يجب أن تحافظ عليها غرفة التبريد. على سبيل المثال، يمكن ضبط غرفة تخزين المنتجات الطازجة على 2 درجة مئوية، وغرفة التجميد على -18 درجة مئوية، بينما يمكن ضبط مجمد التبريد السريع على درجة حرارة أقل. أثناء التشغيل، يقوم جهاز التحكم بتنظيم النظام باستمرار حول درجة الحرارة المستهدفة هذه.

المعيار الثاني المهم للغاية هو "الفرق" أو "فرق درجة الحرارة". يحدد هذا المعيار نطاق تقلبات درجة الحرارة المسموح به بين إيقاف تشغيل الضاغط وإعادة تشغيله. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة المضبوطة -18 درجة مئوية وكان الفرق 3 درجات مئوية، فقد يتوقف النظام عند -18 درجة مئوية ويعيد التشغيل عندما ترتفع درجة الحرارة إلى -15 درجة مئوية. هذا المعيار بالغ الأهمية لأنه يؤثر بشكل مباشر على تردد تشغيل الضاغط. إذا كان الفرق صغيرًا جدًا، فسيبدأ الضاغط ويتوقف بشكل متكرر. أما إذا كان كبيرًا جدًا، فستصبح تقلبات درجة حرارة التخزين مفرطة.

تتضمن الفئة الرئيسية الثالثة معايير إزالة الصقيع، مثل فترة إزالة الصقيع، ومدة إزالة الصقيع، ودرجة حرارة انتهاء إزالة الصقيع. تحدد فترة إزالة الصقيع عدد مرات حدوثها، وتحدد مدة إزالة الصقيع مدة استمرار التسخين، وتحدد درجة حرارة انتهاء إزالة الصقيع درجة حرارة المبخر التي تنتهي عندها عملية إزالة الصقيع. إذا كانت مدة إزالة الصقيع قصيرة جدًا، فقد لا تتم إزالة الصقيع بالكامل. أما إذا كانت طويلة جدًا، فقد ترتفع درجة حرارة التخزين بسرعة كبيرة.

توجد أيضًا معايير لتأخير تشغيل المروحة. بعد إزالة الصقيع، عادةً ما تبقى الرطوبة على سطح المبخر. إذا بدأت المروحة بالعمل فورًا، فقد يُدفع الهواء الدافئ مباشرةً إلى غرفة التبريد. لذلك، تُفعّل العديد من الأنظمة وظيفة "تأخير بدء تشغيل المروحة"، مما يسمح للمبخر بالتبريد مرة أخرى قبل استئناف تدفق الهواء.

مثال على رسم تخطيطي لشاشة العرض

تتضمن بعض أنظمة التخزين المبردة الكبيرة أيضًا معايير إنذار لدرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة. فعندما تتجاوز درجة حرارة التخزين النطاق المسموح به، يُطلق النظام إنذارًا تلقائيًا لإخطار المشغلين لإجراء الفحص. وتُعد وظائف الإنذار هذه بالغة الأهمية بالنسبة للمنتجات الصيدلانية واللقاحات والأغذية ذات القيمة العالية، لأن درجات الحرارة غير الطبيعية قد تؤدي إلى تلف دفعة كاملة من البضائع.

العلاقة بين أنظمة التحكم الكهربائية واستقرار عمليات التخزين البارد

يكتشف العديد من الفنيين تدريجياً نمطاً مهماً بعد اكتساب الخبرة في صيانة المخازن الباردة: فالعديد من مشاكل نظام التبريد ليست في نهاية المطاف مجرد "مشاكل ميكانيكية"، بل هي "مشاكل في منطق التحكم".

على سبيل المثال، قد تؤدي إعدادات وحدة التحكم في درجة الحرارة غير الصحيحة إلى تشغيل الضاغط بشكل متكرر؛ وقد تؤدي معايير إزالة الصقيع غير الصحيحة إلى تراكم الصقيع على المبخر على المدى الطويل؛ وقد تؤدي إعدادات تأخير المروحة غير الصحيحة إلى تقلبات في درجة حرارة التخزين؛ بل إن وضعيات تركيب المستشعرات غير الصحيحة قد تتسبب في سوء تقدير النظام بأكمله لظروف درجة الحرارة. لذلك، في صناعة التخزين البارد، هناك مقولة شائعة: "ثلاثون بالمئة للمعدات، وسبعون بالمئة للتشغيل". وهذا يعني أنه حتى أفضل معدات التبريد لا يمكنها العمل بثبات إذا كانت منطق التحكم غير صحيح.

لذا، فرغم أن صندوق التحكم الكهربائي قد لا يبدو كبيرًا أو بارزًا بصريًا كالضاغط، إلا أنه في الواقع يُحدد ما إذا كان نظام التبريد بأكمله سيعمل بثبات وأمان وكفاءة. وضمن نظام التحكم الكهربائي بأكمله، يُعدّ جهاز التحكم بدرجة الحرارة المُحوسب مركز التحكم الأساسي.