حساب نظام شمسي لتشغيل محرك كهربائي

حساب نظام شمسي لتشغيل محرك كهربائي، قد يحتاج البعض إلى تشغيل محرك كهربائي على الطاقة الشمسية سواء كان المحرك يعمل على 1 فاز أو 3 فاز، لكل محرك جهاز مخصص له من حيث نوع الكهرباء والقدرة التشغيلية.

وقد وضعت لكم مثال مبسط جداً بخطوات سهلة لا تحتاج إلى خبرة عالية، وكذلك قمت بوضع مخطط توصيل النظام لتشغيل محرك كهربائي على النظام الشمسي، تابعوا معنا لنتعرف على طريقة حساب نظام شمسي لتشغيل محرك كهربائي.

الانفرتر المخصص لتشغيل المحركات

لا يمكن تشغيل محرك كهربائي على أي انفرتر شمسي يستخدم في تشغيل الأحمال المنزلية كانفرترات فولترونيك أو جروواط مثلاً، إذ يوجد جهاز انفرتر يعمل على الطاقة الشمسية تم تصنيعه بشكل مخصوص من أجل تشغيل المحركات الكهربائية، مثل: الغواطس والمضخات…. وغير ذلك من المحركات المختلفة.

ويتوفر الانفرتر بقدرات من 0.75KW حتى 250KW، مع إمكانية برمجته والتحكم به، كما يحتوي على حمايات كافية، مثل: المؤقت الزمني، ويمكنه حماية الغاطس في حالة جفاف المياه، بالإضافة إلى إمكانية تشغيل أو إيقاف تشغيل المحرك على أساس شدة أشعة الشمس.

تتلخص فكرة عمل الانفرتر على تحويل الطاقة الناتجة من الإشعاع الشمسي (DC) إلى طاقة ميكانيكية لإدارة المحرك الكهربائي.

ملاحظة مهمة جداً: يجب اختيار قدرة الانفرتر بحيث يكون أعلى من قدرة المحرك بنسبة 30% (أي 1.3)، وهي ما نسميها بمعامل الأمان.

خطوات تصميم النظام الشمسي لتشغيل محرك كهربائي

• تحديد مواصفات المحرك الكهربائي من حيث القدرة، ونوع التغذية (1 فاز/ 3 فاز).
• اختيار قدرة الانفرتر المناسب.
• حساب إجمالي طاقة الألواح الشمسية اللازمة للنظام.
• اختيار اللوح المناسب بالاعتماد على مجال جهد الدخل التشغيلي للانفرتر.
• حساب عدد الألواح الشمسية المطلوبة.

سؤال: لماذا يفضل المهندسين تركيب خزانات مياه بدلاً من تركيب بطاريات كهربائية بالنظام الشمسي؟

لأن النظام الشمسي المصمم لتشغيل محرك كهربائي يحتاج إلى عدد كبير من البطاريات الكهربائية، وهذا مكلف جداً، وكذلك تحتاج إلى تغيير هذه البطاريات كل عدة سنوات، ويمكن القول أن النظام يشكل خسارة للمزارع، لهذا لا ينصح تركيب البطاريات بل يجب تعبئة خزانات مياه خلال فترة وجود أشعة الشمس، حتى تتمكن من استخدامها ليلاً.

اقرأ أيضاً

• قراءة داتا شيت انفرترات فولترونيك
• تشغيل غاطس على الطاقة الشمسية
• كم لوح شمسي تحتاج لشحن بطارية

حساب نظام شمسي لتشغيل محرك كهربائي

محرك كهربائي 3 فاز قدرته 7.5KW يعمل على جهد 380V، صمم النظام الشمسي المناسب لتشغيل هذا المحرك خلال فترة النهار من الساعة 11 صباحاً حتى الساعة 2 مساءً.

الحل:

المعطيات:

• نوع التغذية: 3 فاز.
• جهد التغذية: 380V.
• قدرة المحرك: 7.5KW.

لتحويل الكيلو واط إلى واط اضرب القيمة في 1000 كالتالي:

قدرة المحرك بالواط = قدرة المحرك بالكيلو واط × 1000

= 7.5 × 1000 = 7500 واط

اختيار قدرة الانفرتر المناسب

قدرة الانفرتر المطلوب = قدرة المحرك الكهربائي × 1.3

= 7500 × 1.3

= 9750 واط

أقرب انفرتر متوفر بقدرة 11KW.

حساب إجمالي طاقة الألواح الشمسية

إجمالي طاقة الألواح الشمسية = قدرة المحرك الكهربائي × معامل أمان (1.6)

= 7500 × 1.6

= 12000 واط. ساعة

إذاً نحتاج إلى ألواح شمسية قادرة على إنتاج طاقة بقدرة 12000 في الساعة الواحدة.

ثالثاً: اختيار اللوح الشمسي المناسب

وذلك بالاعتماد على مجال جهد الدخل التشغيلي للانفرتر

اللوح الشمسي المختار قدرة 485W، وتم اختياره للعديد من الأسباب التي سنشرحها لكم الآن:

عدد الألواح الشمسية = إجمالي طاقة الألواح الشمسية ÷ قدرة اللوح الشمسي

= 12000 ÷ 485

= 24.7 لوح شمسي

يفضل تركيب 26 لوح شمسي حتى نحصل على عدد زوجي لكي نقسم الألواح الشمسية إلى سترينجين.

ملحوظة مهمة: يجب توصيل الألواح الشمسية على التوالي حتى نحصل على جهد كلي للسترينج الواحد بقيمة تتراوح بين 530VDC حتى 550VDC.

إجمالي جهود الألواح الشمسية

لهذا يلزم توصيل عدد محدد من الألواح الشمسية على التوالي، حتى نصل إلى أقرب قيمة من مجال الجهد التشغيلي الموجود بالمنتصف حسب مواصفات الانفرتر واللوح الشمسي.

إجمالي جهد الألواح الشمسية = عدد الألواح الشمسية × جهد العمل للوح الشمسي الواحد (Vmp)

= 26 × 42.2

= 1097.2VDC

بتقسيم الناتج على 2 نحصل على قيمة 548.6VDC، وهي قيمة تقع بمنتصف مجال جهد العمل للانفرتر 530VDC حتى 550VDC.

بالتالي يجب توصيل الألواح على شكل سترينجين (مجموعتين كل مجموعة توالي)، بهذا نحصل على مجموعتين يتم وصلهما على التوازي (جهد كلي 548 فولت)

وننوه إلى نقطة في غاية الأهمية وهي قراءة أقصى تيار دخل يتحمله دخل الانفرتر ومراعاته عند توصيل الألواح حتى تتجنب سوء التنسيق والتركيب، لذلك عليك تجنب أن يكون تيار خرج الألواح أكبر من أقصى تيار يتحمله الانفرتر.

طريقة توصيل الألواح الشمسية

مخطط توصيل النظام الشمسي

المكونات المطلوبة من أجل تركيب نظام شمسي مناسب لتشغيل محرك كهربائي 3 فاز بقدرة 7.5KW كالآتي:

• جهاز انفرتر قدرة 11KW.
• عدد الألواح الشمسية 26 لوح شمسي بقدرة 485 واط للوح الواحد.
• قاطع تيار متردد 25A.
• قاطع تيار مستمر 32A.

المصادر والمراجع

• بعض الكتب التعليمية
• trina solar