ظهور التوافقيات في الشبكات الكهربائية عقبة كبيرة تضر بأنظمة الكهرباء. حيث تكون التوافقيات على شكل موجات كهربائية إضافية غير مرغوب بها تظهر مع موجة الكهرباء الأساسية.
ولهذا السبب نلاحظ تشوهات أو تعرجات في شكل موجة التيار أو الجهد الكهربائي.
سنتعرف في هذا المقال على دور التوافقيات في شبكات الكهرباء…. تابعوا معنا.
التوافقيات في الشبكات الكهربائية
بدأ التفكير حول مشاكل التوافقيات منذ أواخر عقد 1920 حين توصلوا العلماء إلى وجود تشوهات في موجة الجهد والتيار بخطوط النقل الكهربائي.
وتركز التفكير على الآلات المتزامنة والتأثيرية كمصدر للتوافقيات وتأثيرها على خطوط التليفونات، بالإضافة إلى انهيار الحادثة في مكثفات القدرة.
وقد تم إجراء أبحاث على خط نقل 220 كيلو فولت بطول 250 ميل، وتم تسجيل الملاحظات التالية:
- وجد أن القوة الكهربائية عند جانب الإرسال والمحتوية على توافقية بقيمة 7%، في حين قيمة التوافقية وصلت إلى 53% عند الاستقبال.
- يكون معامل القدرة 0.848 للموجات المحتوية على التوافقيات، بينما عند المتصل مع المولدات يكون معامل قدرة الموجات الجيبية نقية 0.96.
ولكن كيف تنشأ هذه التوافقيات؟ هذا ما سنجيب عنه، تابع معنا.
كيف تنشأ التوافقيات؟
تنشأ التوافقيات غالباً لوجود أجهزة إلكترونية حديثة مثل:
- مزود الطاقة.
- الانفرتر.
- لمبات الليد
- أجهزة الكمبيوتر.
جميع المصادر أعلاه تسبب تشوهات إضافية تؤدي إلى سخونة المحولات والكابلات وتلف الأجهزة الحساسة وخفض كفاءة الكهرباء واهتزاز المحركات.
كما تسبب إلكترونيات القوى في زيادة كبيرة في الأحمال غير الخطية الموصلة على شبكة الكهرباء.
ومن خصائص هذه الأحمال أنها تستهلك تيارات مشوهة بدرجة ملحوظة، أي أنها تحتوي على توافقيات تؤدي إلى تشوه في شكل موجة الجهد.
تأثير التوافقيات على شبكة الكهرباء
يصاحب وجود التوافقيات احتمال حدوث رنين بالدائرة الكهربائية، خاصة إذا وجدت في الشبكة مكثفات تعويض، والتي تؤدي بدورها إلى تكبير التوافقيات لدرجة أكثر خطورة.
ما ينشأ عنه زيادة في التحميل على الآلات الدوارة ومكثفات التعويض الموصلة على شبكة الكهربائية.
وتؤثر هذه التوافقيات على أجهزة الاستقبال المركزية لإشارات التحكم عن بعد للشبكة.
وتزيد من نسبة المفقودات وسخونة الآلات وانهيار العزل الكهربائي للمعدات والكابلات.
ويختلف تأثير التوافقيات بالشبكة تبعاً للمعطيات التالية:
- طبيعة مصادر التوافقيات بالشبكة.
- أماكن المعدات المصدرة للتوافقيات على الشبكة الكهربائية.
- خصائص الشبكة الكهربائية ومكوناتها.
كيفية التعامل مع التوافقيات؟
تضع شركات الكهرباء مواصفات قياسية تحدد خلالها الحد الأقصى الموصى به من التوافقيات وفق معايير IEEE 519.
كما تركب مرشحات بمحطات التحويل لخفض نسبة التشوهات في موجة الجهد والتيار.
ملخص التوافقيات في شبكة الكهرباء
التوافقيات تتكون من إشارات كهربائية غير مرغوب بها تظهر مركبة على الموجة الحاملة الأساسية بشبكة الكهرباء.
وترددها عبار عن مضاعفات التردد الأساسي ما يتسبب في تشويه شكل موجة التيار أو الجهد أو الأثنين معاً.
إن هذه التوافقيات وما يرافقها من تشوهات للموجات الجيبية ناتجة عن طبيعة الأحمال الكهربائية ذات الخصائص الغير خطية مثل الأجهزة الإلكترونية وموحدات التيار المستمر.
وتختلف موجة الجهد الحاملة للتوافقيات باختلاف قيمة التوافقيات وعند وجود توافقيات زائدة، فإن قيمة التيار العظمى سوف تزيد لحدود عالية.
بهذا نكون قد تعرفنا بشكل بسيط عن التوافقيات وتأثيرها في شبكات الكهرباء وكيفية التعامل معها.
قد يهمك: معايير اختيار المحول الكهربائي: العوامل الأساسية وأهم المعايير الفنية
المصدر: fluke
