10/05/2024
Facteur de puissance.
#ما هو معامل القدرة:
في البداية يجب أن تعرف أن هناك ثلاث أنواع من الأحمال الكهربائية :
1-ممانع (Resistive load)
مثل السخانات و أجهزة التدفئة و مصابيح المتوهجة و المكواة و ... الخ.
2-سعوي (Capacitive load)
مثل المكثفات
3-حثي (Inductive load)
مثل الثلاجة, الغسالة, مكنسة الكهربائية, مروحة و كل جهاز يحتوي على محرك كهربائي
الفرق مابين هذه الأحمال هو إختلاف زاوية مابين طور الجهد و طور التيار(Phase shaft) كما موضح في الصورة التالية:
في الأحمال الكهربائية من نوع الممانع الزاوية ما بين طور التيار و طور الجهد يساوي صفر أي أن التيار و الجهد يبدأ من نفس النقطة لذا معامل القدرة تساوي 1 بينما في الأحمال الحثية الجهد يسبق التيار يسمى (Lagging) أما في الأحمال السعوية التيار يسبق الجهد و يسمى (Leading).
في كل جهاز كهربائي هناك ثلاث أنواع من القدرات الكهربائية :
1-القدرة الحقيقية(Real Power P)
هي القدرة التي تعطينا الحرارة أو الحركة أو ...الخ في الأجهزة الكهربائية
2-القدرة الظاهرية(Apparent Power S)
هي القدرة التي تساوي حاصل ضرب التيار في الجهد, في أحمال الممانعة القدرة الظاهرية تساوي القدرة الحقيقية
3-القدرة الغير حقيقية أو الراجعة أو الغير فعالة (Reactive Power Q)
هي القدرة الراجعة من الجهاز الكهربائي الحثي أو السعوي و هي قدرة غير مفيدة و فقط تسبب إرتفاع التيار خلال الأسلاك بدون أي فائدة لذا نسعى دائما للتخلص منها أو تقليلها قدر الإمكان
يتم توضيح هذه الثلاث قدرات بإستخدام مثلث القدرة (Power Triangle)
#لماذا يجب تصحيح معامل القدرة؟
تصور معي أن لدينا جهازين بنفس القدرة مثلا 100 واط و بنفس الجهد 220 فولت لكن معامل القدرة لجهاز الأول 0.5 و جهاز الثاني يمتلك معامل القدرة 1 نحن نعرف بأن معادلة القدرة تساوي:
P=V * I * PF
حيث أن:
P = القدرة (واط)
V = الجهد (فولت)
I = التيار (أمبير)
PF = معامل القدرة
لو حسبنا المعادلة لجهازين في المثال الفوق سوف نكتشف شيء مهم جدا.
كما تشاهد في الصورة التالية بعد تطبيق المعادلة إكتشفنا بأن التيار المسحوب في الحمل ذات معامل القدرة 1 أقل بكثير من الحمل الآخر ذات معامل القدرة 0.5 مع أن الجهد و القدرة في كلا الجهازين متساوي تماما !!
هذا هو الهدف من رفع معامل لقدرة فإذا كانت معامل القدرة قليلة تسبب رفع التيار في الأسلاك مما يدفع شركة الكهرباء لزيادة سمك الأسلاك فبالتالي زيادة الكلفة بإضافة إلى خسارة الطاقة أثناء عملية النقل من المحطة الكهربائية إلى بيوت الناس على شكل حرارة. لهذا السبب في بعض الدول يتم غرامة المشتركين الذين يمتلكون معامل القدرة أقل من 0.9 .
#كيف تصحح معامل القدرة :
تصحيح معامل القدرة هي عملية تقليل القدرة الغير فعالة (Q) بواسطة ضخ قدرة غير فعالة أخرى لكن بإتجاه المعاكس.
بما أن أغلب الأحمال هي أحمال حثية مثل المحركات, مصابيح فلورسنت ذات ملف و ... الخ, لذا غالبا يتم تصحيح معامل القدرة بواسطة المكثفات , عن طريق ربط المكثف مع الحمل بالتوازي.
في الصورة التالية يمكنك مشاهدة مثلث القدرة قبل و بعد عملية التصحيح, حيث أن P سوف تبقى كما هي قبل و بعد التصحيح لكن Q و S و الزاوية مابين S و P أي θ يتم تقليلها.
في الحالة المثالية يجب أن تكون Q=0 و P=S
#الكونتاكتور :
هو عبارة عن مفتاح اتوماتيكي له عدة نقاط منها رئيسية لدائرة القوى ومنها نقاط مساعدة لدائرة التحكم
هو مكون اساسي في دوائر التحكم يعتمد في التحكم على مجال مغناطيسي يحرك نقاط الاتصال لعمل التوصيل وبالتالي يمكن باستخدام قدرة بسيطة جدا على الملفات لغلق نقاط التوصيل
مبدأ عمل الكونتاكتور:
يتكون الكونتاكتور من قطعتين حديديتين احدهما ثابتة والاخرى متحركة ويتم لف كويل حول القطعة الثابتة
فاذا تم توصيل كهرباء لهذا الكويل (البوبينة)الذي طرفاه A1 A2
فانه سوف يحول قطعة الحديد الثابتة الى مغناطيس يجذب القطعة المتحركة اليه فيتم الاتصال بين القطعتين اي يتم غلق نقاط الكونتاكتور اي يغير وضع جميع النقاط الرئيسية والمساعدة فتصبح النقاط المفتوحة مغلقة والنقاط المغلقة مفتوحة ويظل على هذا الوضع الى ان يتم فصل التيار عن الكويل فيعود الكونتاكتور الى وضعه الاصلي عن طريق زنبرك (سوسته) تدفع القطعة المتحركة اعلى مرة اخرى
يحتوي الكونتاكتور على نوعين من نقاط التلامس:
1-النقاط الرئيسية (main contacts)
وهي على الاغلب ثلاث نقاط اواربع نقاط في وضع مفتوح (normally open) اي(NO)
وهذه النقاط تستخدم في دائرة القوى لتوصيل اطراف التغذية مع اطراف الحمل
2-النقاط المساعدة(auxiliary contacts)
يوجد منهافي وضع طبيعي مفتوح ويختصر بالرمز (NO)
ومنها فى وضع طبيعي مغلق(normally close) ويرمز لها بالرمز (NC)
المقصود بالوضع الطبيعي اي قبل توصيل الكونتاكتور او قبل ان يصل فولت الى البوبينة(الكويل)
وهذه النقاط اما ان تكون داخلية من ضمن الكونتاكتور
اوخارجية تركب على الكونتاكتور او بجانبه
ويجب ان تكون من نفس نوع الكونتاكتور
وهذه النقاط مخصصة للاتصال بدائرة التحكم التي يمر بها تيار خفيف
يقسم الكونتاكتور من حيث نوعية نقاط التلامس واحتمالها لشدة التيار الى نوعين:
1-نوع (AC1)
ويستخدم في فصل وتشغيل دوائر الإنارة . وفي هذة الحالة يجب ألا تقل سعة التصنيع للمفتاح عن 1.25 من قيمة التيار المغذي لمجموعة اللمبات .
2-نوع (AC3)
ويستخدم هذ النوع لأداء عدد من المهمات مثل تشغيل وفصل المحركات الحثية ثلاثية الاوجه . وفي هذة الحالة يجب أن يكون سعة التصنيع للمفتاح المستخدم تساوي على الأقل ضعف تيار المحرك المقنن .
توجد انواع كونتاكتورات مصنعة خصيصا من اجل تطبيقات معينة مثل المستخدمة في دوائر تحسين معامل القدرة او المصنعة ليركب معها انترلوك ميكانيكي مثل دوائر ستار دلتا وعكس الاتجاه والats وغيرها
ايضا يوجد كونتاكتورات تسمى صامتة تستخدم في دوائر الانارة في اللوحات الكهربائية داخل المنزل او في الفنادق