جودة الطاقة الكهربائية يلعب دورًا مهمًا في توفير الكهرباء بشكل فعال للمستهلكين. نظرًا لأن الطاقة تصبح موردًا أكثر أهمية وقيمة للعالم بأسره ، فمن المهم الحفاظ على جودتها على جميع مستويات الاستخدام من أجل العمل الموثوق به للمعدات.
بسبب استخدام الأحمال غير الخطية ومعدات الطاقة الإلكترونية في نقل نظام الطاقة ، يؤدي التوزيع والاستخدام إلى تشويه في الجهد وأشكال الموجة الحالية. نحن بالفعل على علم بـ التشويه التوافقي الكلي عن طريق التحكم في الطور والتحكم المتكامل في طاقة التيار المتردد.
الآن ، تُظهر شركات توزيع الطاقة اليومية طبيعة تنافسية لتحسين جودة الطاقة من خلال زيادة الاهتمام بها للحصول على الربحية ورضا العملاء.
ما هي جودة الطاقة الكهربائية؟
إذا كانت الطاقة الموفرة للأجهزة أو المعدات ضعيفة ، فإن ذلك يؤدي إلى ضعف الأداء. جودة الطاقة الجيدة تجعل الجهاز يعمل بشكل صحيح دون التأثير على الأداء أو متوسط العمر المتوقع.
جودة الطاقة الكهربائية
يعرّف معيار IEEE جودة الطاقة الكهربائية على أنها 'مفهوم تزويد المعدات الإلكترونية الحساسة بالطاقة وتأريضها بطريقة مناسبة للمعدات مع نظام الأسلاك الدقيقة والمعدات الأخرى المتصلة'. إنه انحراف الجهد والتيارات عن أشكال الموجة المثالية أو الفعلية.
انحراف أشكال الموجة عن الواقع
في الشكل ، الطاقة التي يتم توفيرها في التيار الكهربائي هي موجات جيبية نقية للتيار والفولتية. بينما تصل الطاقة إلى الحمل ، فإنها لم تعد تحافظ على شكلها بسبب أجهزة التحويل غير الخطية.
كما لوحظ ، فإن الشكل انحرف عن الشكل السابق المثالي. يتسبب هذا الانحراف في حدوث مشكلات خطيرة في المعدات الكهربائية مثل وميض الضوء ، وتعطل الأجهزة المختلفة ، وانخفاض سرعة المحرك ، وما إلى ذلك.
باستخدام أدوات تحليل جودة الطاقة ، يمكننا تقدير أو تحليل شكل الموجة المشوهة.
قضايا جودة الطاقة
يتم تحديد جودة الطاقة من قبل المستخدمين النهائيين. إذا كانت معدات الطاقة تعمل بشكل مرض لإمداد معين ، فإن الطاقة تكون ذات نوعية جيدة. إذا لم يعمل بشكل جيد أو فشل في العمل ، فإن جودة الطاقة سيئة. تمت مناقشة أسباب جودة الطاقة السيئة أو مشكلات جودة الطاقة أدناه.
1. اضطرابات تردد الطاقة
أ- الجهد يتدلى ويتضخم
انخفاض الجهد
ترهل أو تراجع الجهد هو انخفاض مستويات الجهد من القيم الاسمية عند تردد الطاقة. تستمر من حوالي نصف دورة إلى عدة ثوان. ترجع الفولتية المنخفضة إلى عدة عوامل مثل المحركات الكهربائية وأفران القوس ومشاكل المرافق والوميض وما إلى ذلك.
محركات مثل مختلفة أنواع الحث تأخذ المحركات أثناء البدء تيارًا كبيرًا جدًا ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في الجهد.
أيضًا ، تأخذ أفران القوس في البداية أمبيرًا كبيرًا لإنتاج درجات حرارة عالية. تقوم المرافق بإسقاط الفولتية بواسطة بعض العوامل مثل البرق ، وملامسة الأشجار والطيور والحيوانات لخطوط الإمداد بالطاقة وعمليات التبديل وفشل العزل وما إلى ذلك.
يتضخم الجهد
يحدث تضخم في الجهد بسبب نقل الأحمال من مصدر إلى آخر ، والرفض المفاجئ وأحمال التطبيق. الخفقان هو مشكلة ذات تردد منخفض تحدث بشكل أساسي عند البدء أو ظروف الجهد المنخفض.
يحدث الخفقان بسبب الفولتية المنخفضة أو التردد الذي يمكن ملاحظته بالعين البشرية.
ينتج عن تباطؤ الجهد وتضخمه حدوث خلل في المعدات ، وفقدان كفاءة المحركات ، وفشل العزل ، وتقلب إضاءة الضوء ، وتعثر المرحلات والمقاولين ، إلخ.
لا يمكن معالجة اضطرابات تردد الطاقة بسهولة إذا ظهرت على مستوى المصدر لأنها تتعامل مع قوى عالية. ومع ذلك ، يمكن تقليلها إذا حدثت داخليًا بسبب الأحمال عن طريق فصل الأحمال النهائية عن الأحمال الحساسة.
ب. العابرين الكهربائية
العابرين الكهربائية
العابرة هي اضطرابات الدورة الفرعية التي تستمر لأقل من دورة واحدة من أشكال موجة التيار المتردد . بسبب الاستجابة الترددية المحدودة أو معدل أخذ العينات ، فإن اكتشاف وقياس العابرين أمر صعب للغاية.
وتسمى هذه أيضًا في بعض الأحيان باسم المسامير ، والارتفاعات ، ونبضات الطاقة ، وما إلى ذلك. تحدث هذه بسبب الاضطرابات الجوية مثل الإضاءة والتوهجات الشمسية ، وانقطاعات التيار الكهربائي ، وتبديل الأحمال ، وتبديل بنوك المكثفات ، وتبديل خطوط الطاقة ، إلخ.
قمع عابر للكهرباء
تم تصميم بعض الأجهزة مع وضع العابرين في الاعتبار ولكن معظم الأجهزة يمكنها التعامل مع عدد قليل من العابرين ويعتمد ذلك على شدة الفترة الزمنية للمعدات وعمرها. يتم تقييد هذه العابرين بواسطة مثبطات الحماية من زيادة التيار والمرشحات والمثبطات المؤقتة الأخرى كما هو موضح في الشكل.
ج. التوافقيات
الطبيعة التوافقية للجهد والتيارات هي الانحراف عن الموجات الجيبية الأصلية أو النقية. الترددات التوافقية هي مضاعفات متكاملة للتردد الأساسي وهي شائعة جدًا في أنظمة الطاقة الكهربائية.
يميز ترتيب التوافقيات بين هذه الأنواع الزوجية (2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 10) والأنواع الفردية (3 ، 5 ، 7 ، 9 ، 11). تنتج الأحمال غير الخطية الرئيسية التوافقيات الفردية وحتى التوافقيات يتم إنتاجها بسبب العمليات غير المتكافئة للأجهزة الكهربائية مثل التيارات الممغنطة للمحولات التي تحتوي على مكونات متناسقة.
التوافقيات
يعتمد تردد هذه التوافقيات على ترتيب التوافقيات حيث أن التردد التوافقي الثاني هو ضعف التردد الأساسي. يتم إنشاء هذه بسبب الأحمال غير الخطية ، وأفران القوس ، والمحركات الكهربائية ، وأنظمة UPS ، المختلفة أنواع البطاريات ، معدات اللحام ، إلخ.
يتم تثبيت الشكل الموجي الأساسي بواسطة مدروجات فردية ، مما ينتج عنه أشكال موجية مشوهة. هذه التوافقيات لها تأثيرات خطيرة على المعدات الكهربائية المختلفة مثل ارتفاع درجة حرارة الكابلات والمعدات ، والتداخل مع خطوط الاتصال ، والأخطاء أثناء الإشارة إلى المعلمات الكهربائية ، واحتمال إنتاج ظروف طنين ، إلخ.
يمكن قياسها بسهولة عن طريق أجهزة التحليل التوافقي وتقليلها باستخدام مرشحات توافقية مختلفة مثل الأنواع النشطة وغير النشطة.
2. معامل القدرة
عامل الطاقة هو عامل رئيسي آخر يؤثر على جودة الطاقة الكهربائية. يتسبب عامل الطاقة المنخفض في العديد من المشكلات مثل ارتفاع درجة حرارة المحركات وضعف الإضاءة. كما أنه يؤدي إلى معاقبة المستخدمين لتلبية متطلبات الكهرباء. عامل القدرة هو نسبة الطاقة النشطة إلى القدرة الظاهرة ويحدد مقدار استخدام الطاقة الكهربائية.
لنفترض أنه إذا كان معامل القدرة 0.8 ، فإنه يخبرنا أنه يتم استخدام 80 في المائة من الطاقة ويتم إهدار الطاقة المتبقية كخسائر. يرجع عامل الطاقة المنخفض إلى المحركات الحثية وعناصر الطاقة الظاهرة في شبكة نظام الطاقة الكهربائية ، إلخ.
تحسين معامل القدرة بواسطة المكثف
تم تحسين عامل الطاقة المنخفض باستخدام أجهزة تصحيح عوامل الطاقة مثل بنوك مرشح المكثف ، والمكثفات المتزامنة ، ومعدات التعويض الأخرى.
تحسين عامل الطاقة يؤدي استخدام المكثفات إلى تقليل فواتير الكهرباء. هنا يتم تقليل الطاقة الظاهرة المستمدة من الإمداد بواسطة المكثفات التي توفر طاقة رائدة في الطبيعة.
3. التأريض
تشمل جودة الطاقة الجيدة سلامة الأجهزة وكذلك المشغلين. يوفر التأريض حماية النظام وكذلك حماية المعدات. يخدم الأرض إمكانية مرجعية ثابتة بإمكانيات أخرى سيتم قياسها.
إذا لم يتم تأريض جسم الجهاز بشكل صحيح ، فإنه يؤدي إلى صدمة شديدة للأفراد. تحمي أرضية النظام المعدات المختلفة من حالات الأعطال والظروف غير الطبيعية الأخرى التي تحدث في أنظمة الطاقة الكهربائية.
أسس المعدات والنظام
تختلف الأرضية المرجعية للإشارة تمامًا عن التأريض العادي نظرًا لأنها لا توفر أي حماية للمعدات أو الأفراد. ولكن من الضروري للتشغيل السليم للمكونات أو الأجهزة الإلكترونية توفير مسار أو مرجع مقاومة منخفض.
نأمل أن يكون لديك الآن فهم واضح لجودة الطاقة الكهربائية وأسبابها. نشكرك على قضاء وقتك الثمين في قراءة هذا المقال.يرجى كتابة آرائك واقتراحاتك حول هذه المقالة في قسم التعليقات أدناه.
اعتمادات الصورة:
انحراف أشكال الموجة عن الفعلي بواسطة معدات كهربائية
يتضخم الجهد الكهربائي نادي الامتثال
العابرين الكهربائية هيرشي للطاقة
التوافقيات هيرشي للطاقة
تحسين عامل القدرة بواسطة مكثف بواسطة ليسل
أسس المعدات والنظام 2.bp
