الظواهر التوافقية في النظم الكهربائية: الأسباب والآثار والمخاطر

التوافقياتهي ظاهرة حرجة ولكن غالبًا ما يتم تجاهلها في النظم الكهربائية. وهي تمثل تشوهات الشكل الموجي الجيبي الجيبي المثالي للجهد أو التيار ، والتي تحدث على ترددات هي مضاعفات عدد صحيح من التردد الأساسي (على سبيل المثال ، 50 هرتز أو 60 هرتز). في حين أن التوافقيات متأصلة في أنظمة الطاقة الحديثة ، فإن وجودها غير المنضبط يمكن أن يؤدي إلى عواقب تشغيلية ومالية شديدة. سوف تستكشف هذه المقالة أسبابها وآثارها ومخاطرها.

ما الذي يسبب التوافقيات؟

التوافقياتتنشأ في المقام الأول من الأحمال غير الخطية - حيث لا يتماشى التيار مع شكل الموجي الجيبي الجيبي. تشمل الأمثلة الشائعة:

محركات التردد المتغيرة (VFDs) في المحركات الصناعية ، وإمدادات الطاقة التبديل (على سبيل المثال ، أجهزة الكمبيوتر ، والخوادم ، وإضاءة LED) ، ومحولات الطاقة المتجددة (أنظمة الطاقة الشمسية/الرياح) ، ومحطات الطاقة غير المنقطعة (UPS) ، ومحطات شحن المركبات الكهربائية. هذه الأحمال تعطل التدفق السلس للتيار ، مما ينتج عنه أشكال موجية مشوهة. على سبيل المثال ، قد يرسم VFD التيار في نبضات قصيرة بدلاً من موجة جيبية مستمرة ، مما يؤدي إلى التوافقيات مثل التوافقيات الثالثة (150 هرتز) أو 5 (250 هرتز) أو 7th (350 هرتز).

ما هي آثار التوافقيات؟  

تدمر التوافقيات جودة الطاقة وفرض تكاليف خفية كبيرة على البنية التحتية للطاقة:  

التوافقيات تسبب خسائر الطاقة وزيادة التكاليف. على سبيل المثال ، قد تؤدي التيارات التوافقية من الدرجة الخامسة إلى ما يصل إلى 15 ٪ من نفايات الطاقة الإضافية في أنظمة التوزيع (وزارة أبحاث الطاقة الأمريكية). هذا عدم الكفاءة يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع فواتير الكهرباء.  

يمكن أن يسبب أضرار المعدات وتقليل العمر ، حيث تولد التيارات التوافقية التيارات الدوامة وخسائر التباطؤ ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. قد تفشل المحولات التي تعمل في بيئات متزايدة عالية بنسبة 30-50 ٪ من عمرها المقنن. بالإضافة إلى ذلك ، قد تتسبب التوافقيات في صدى ، مما يؤدي إلى زيادة الحمل الزائد والانفجارات المحتملة أو الحرائق. علاوة على ذلك ، في أنظمة ثلاثية المراحل ، تتراكم التوافقيات من الدرجة الثالثة (الثالثة ، التاسعة ، إلخ) على الخط المحايد ، مما قد يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة.  

قد تتسبب التوافقيات أيضًا في اضطرابات تشغيلية ، وخاصة في المعدات الحساسة مثل الأجهزة الطبية أو أدوات المختبر أو خوادم مركز البيانات التي تعتمد على الطاقة النظيفة. قد يؤدي تشويه الجهد الناجم عن التوافقيات إلى فشل المعدات أو فساد البيانات أو التوقف عن العمل غير المخطط له.

مخاطر الامتثال والسلامة المرتبطة بالتناغم أمر بالغ الأهمية. قد يؤدي تجاوز الحدود التوافقية المحددة في معايير مثل IEEE 519-2022 إلى غرامات تنظيمية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة المعدات إلى مخاطر الحريق ومخاطر السلامة.

كشركة مصنعة ومورد محترف ، نحن نقدم منتجات عالية الجودة. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا أو لديك أي أسئلة ، فلا تتردد في ذلكاتصل بنا.