مصادر التوافقيات وكيف تنشأ، كثيراً ما نسمع عن التوافقيات في الكهرباء ومصادر ظهورها وأبرز التحديات التي تواجهها.
التوافقيات الكهربائية (بالإنجليزية: Harmonics) واحدة من أبرز التحديات التي تواجه أنظمة الكهرباء.
حيث تؤثر سلباً على جودة الكهرباء وكفاءة التشغيل، بالتالي ظهور التوافقيات قد يؤدي إلى زيادة الخسار الحرارية وخفض عمر الأجهزة الكهربائية.
والأكثر تحدياً هو تعطل الأجهزة الكهربائية الأكثر حساسية من التوافقيات.
ومن هذا المنطلق وجب علينا معرفة مصادر التوافقيات لخفض أثارها في منظومة الكهرباء وتعزيز كفاءة الطاقة.
المقصود بالتوافقيات الكهربائية
التوافقيات تتكون من جهود وتيارات بترددات أعلى من مستوى التردد الأساسي (50 أو 60 هرتز).
وعادة ما يكون التيار المتردد مثالياً عندما تكون الموجة الجيبية نقية، وبما أن هناك أحمال كهربائية غير خطية، فإن احتمالية تكون التوافقيات كبير ما ينتج عنه تشوه الموجة والتأثير على أداء الشبكة.
مصادر التوافقيات في شبكات الكهرباء
تظهر التوافقيات في المصادر التالية:
- الأحمال الكهربائية غير الخطية (بالإنجليزية: Non-liner loads)، وتعد المصدر الرئيسي لظهور التوافقيات مثل المحولات الإلكترونية، وأنظمة التحكم بالسرعة وأجهزة اليو بي أس.
- الحواسيب ووحدات الإنارة الفلورية المزودة بمحولات إلكترونية
- المولدات الكهربائية، حيث تتوجد تشوهات في شكل الموجة خاصة بالمولدات القديمة.
- تظهر التواقفيات في المحولات الكهربائية خاصة عند التحميل عليها بشكل غير متوازن أو عند وجود خلل في التشبع المغناطيسي.
- ظهور التوافقيات في المحركات الكهربائية مثل محركات التيار المستمر والمحركات الحثية في حال عدم التشغيل السليم أو عند التحميل غير المتوازن.
- المعدات الصناعية مثل الأفران وأجهزة اللحام والآلات الكبيرة والثقيلة تنشأ نسبة عالية من التوافقيات.
- التغيير في ممانعة الثغرة الهوائية لخطوة القطب في الآلات المتزامنة.
- وجود تيارات المغنطة بمحولات القدرة.
- نقل وتحويل القدرة الكهربائية بجهد عالي مستمر.
- استخدام مبدلات ذات دورات للحصول على سرعات منخفضة وعزم عالي بالآلات.
كل ما تم ذكره أعلاه تعد مصادر لتكون أو إنشاء ظاهرة التوافقيات التي تؤدي إلى وجود تشوهات في موجة الجهد أو التيار.
بالتالي لا بد من اتخاذ بعض الإجراءات التي قد تخفض من نسبة التوافقيات.
ولكن دعنا قبل أن نتعرف على مدى تأثير التوافقيات في حال وجودها دون خفضها.
تأثير التوافقيات على وشبكة الكهرباء والمعدات
هناك عدة أضرار تحصل نتيجة ارتفاع نسبة التوافقيات في شبكة الكهرباء والمعدات الكهربائية مثل:
- ارتفاع حرارة الكابلات والمحولات الكهربائية.
- يقلل من كفاءة شبكة الكهرباء نتيجة زيادة الفقد الحراري.
- يؤثر في أداء الحمايات الكهربائية مثل القواطع الكهربائية والفيوزات.
- يضر بأجهزة التحكم والقياس.
بعد أن تعرفنا على تأثير التوافقيات على شبكة الكهرباء وأجهزة الحماية، يراود البعض عن كيفية خفض التوافقيات.
قد يهمك: توزيع القدرة بين المولدات في الشبكة
كيفية تقليل نسبة التوافقيات
يمكن تقليل نسبة التوافقيات في المعدات الكهربائية وشبكة الكهرباء باتباع التالي:
- استخدم المرشحات لخفض التوافقيات.
- اختر وصمم المعدات الكهربائية الحديثة بحيث تراعي معايير خفض التوافقيات.
- وزع الأحمال الكهربائية بشكل متوازن لخفض مصادر التشويه.
- زن الأحمال الكهربائية حتى تخفض من مصادر التشويه.
- إجراء صيانة دورية منتظمة للمولدات والمحركات حتى تضمن التشغيل الآمن والسليم.
قد يهمك: إجراءات الصيانة الوقائية للمولدات الكهربائية
ظهور التوافقيات تحدي واضح في شبكات الكهرباء الحديثة، إذ تؤثر بشكل كبير على أداء الشبكة نتيجة التشوه في الموجات الجيبية مؤدياً إلى حدوث تيار التوافقيات في المعدات الكهربائية الخاصة.
قد يهمك: أسباب فقد الطاقة الكهربائية
المصدر: fluke
