تأثير الاحمال علي معامل القدرة by hamada1331

VIEWS: 202 PAGES: 12

									 ‫قبل دراسة االحمال و تاثيرها على معامل القدره يجب دراسة منظومة القدره‬
                                                            ‫الكهربيه .‬




‫هي شبكه مكونه من مجموعة عناصر متصله و مترابطة مع بعضها و مصممه‬
   ‫بحث تقوم بنقل الطاقه الغير كهربيه بصفه مستمره الى طاقه كهربيه ثم تقوم‬
  ‫بنقل هذه الطاقه عبر مسافات طويله عند جهود عاليه جدا الى مواقع االحمال‬
   ‫حيث يتم تحويل الطاقه الكهربيه الي صور اخرى من الطاقه يمكن االستفاده‬
                                     ‫منها (االضاءه – التسخين – التحريك).‬




                                               ‫-االمان في التشغيل .‬      ‫1‬
                                                         ‫-االعتماديه .‬   ‫2‬
                            ‫-اقتصاديه في تكاليف التشغيل و الصيانه.‬       ‫3‬
                                                 ‫-غير ملوثه للبـيـئه.‬    ‫4‬



          ‫‪generating‬‬                   ‫1- المنظومه الفرعيه للتوليد‬
                                                   ‫‪subsystem‬‬
                                        ‫2- المنظومه الفرعيه للنفل‬
                               ‫‪transmission subsystem‬‬
‫‪sub transmission sub‬‬            ‫3- المنظومه الفرعيه القديمه للنقل‬
     ‫‪ -4system‬المنظومه الفرعيه للتوزيع ‪distribution sub‬‬
                                    ‫‪system‬‬
‫‪usage subsystem‬‬                     ‫5- المنظومه الفرعيه لالحمال‬
  ‫ليس هناك تعريف دقيق للحمل ولكن قد تم االتفاق على ان الحمل الكهربي هو‬
‫*شدة التيار المطلوب لتشغيل االحمال او القدره الكهربيه التي يستهلكها الحمل .‬
‫*تعتبر معظم االحمال الكهربيه اجهزه لتحويل الطاقه الكهربيه الى صور اخرى‬
                  ‫من الطاقه مثل :المحركات – السخان - الثالجات –و غيرها‬
‫فهذه االجهزه هي اجهزة تحويل الطاقه ‪energy conversion devices‬‬
  ‫بما ان منظومة القدره الكهربيه تبداء باجهزة تحويل الطاقه ( المولدات ) فانها‬
                     ‫ايضا تنتهي باجهزة تحويل الطاقه وهي االحمال الكهربيه .‬




 ‫نظرا للتنوع الكبـير في االحمال فانه يمكن تقسيمها من ناحية النوع الى قسمين‬
                                       ‫1- احمال استاتيكيه ‪static load‬‬
                                   ‫2- احمال ديناميكيه ‪dynamic load‬‬




‫وتعرف باالحمال الساكنه وهي تلك االحمال التي التحتوي على اجزاء متحركه‬
            ‫مثل السخانات و الدفايات االفران الكهربيه و اجهزة االضاءه .‬




        ‫و تعرف باالحمال المتحركه وهي تلك االحمال التي تحتوي على اجزاء‬
                                   ‫متحركه مثل المراوح و المحركات .‬




   ‫وجد ان تقسيم االحمال من حيث النوع يعتبر تقسيما غير دقيق نظرا لوجود‬
  ‫بعض االحمال االستاتيكيه و التي بها اجزاء متحركه مثل مجففات المالبس و‬
           ‫لهذا يمكن تقسيم االحمال من ناحية االستخدام الى ثالث اقسام هما‬
                                                        ‫1 -احمال منزليه.‬
                                                     ‫2 -احمال صناعيه.‬
                                                       ‫3 -احمال تجاريه.‬




‫هذه االحمال عباره عن جميع االجهزه التي تحتاج الى طاقه كهربيه لتشغيلها‬
                                            ‫و يتم استخدامها في المنازل .‬




                                                     ‫1 -صغر حجمها .‬
                           ‫2 -تستخدم كميات صغيره من الطاقه الكهربيه.‬
                           ‫3 -تواجدها في مساحات جغرافيه شاسعة جدا.‬
                                                               ‫امثلتها‬
           ‫الثالجات – المراوح – المكيفات – السخانات - ...............الخ.‬




 ‫وهذه االحمال هي التي تستخدم كميات كبــيره من الطاقه الكهربيه بغرض‬
                      ‫التصنيع او تشغيل العمليات ذات النطاق الواسع .‬




                                                       ‫1 -كبيرة الحجم .‬
    ‫2 -تواجدها و تمركزها في اماكن محدده من منظومة القدره الكهربيه.د‬
                          ‫3 -تستهلك كميات كبـيـره من الطاقه الكهربيه .‬
                                                               ‫امثلتها‬
                                             ‫المصانع و الورش الكهربيه.‬
‫وهي تقعع فعي مكعان متوسعن بعين كعل معن االحمعال المنزليعه و الصعناعيه معن‬
‫ناحيععة الحجععم و اسععتهالك الطاقععه الكهربيععه و االنععـتشار مععن خععالل منظومععة‬
                                                                ‫القدره الكهربيه .‬




                                                               ‫1 -متوسطة الحجم.‬
                      ‫2 -تستهلك كميات ليست بالصغيره من الطاقه الكهربيه.‬
‫3 -تحتععل مواقععع عديععده مععن منظومععة القععدره الكهربيععه و ان كانععت اقععل مععن‬
                                                          ‫االحمال الصناعيه.‬

                                                                       ‫امثلتها‬
            ‫المستشفيات - المطارات – الفنادق – مراكز التسوق...........الخ‬




‫‪p=V.I‬‬              ‫هي حاصل ضرب الجهد في التيار (في التيار المسعتمر)‬
                                                                ‫‪watt‬‬
   ‫هي حاصل ضرب الجهد في التيار في معامل القدره (في التيار المتغير)‬
‫0 ‪P = V . I cos‬‬
               ‫معامل القدره 0 ‪cos‬‬                  ‫حيث الجهد ‪ V‬التيار ‪I‬‬



                             ‫(فرق الجهد)‬
         ‫هو الشغل المبذول لنقل وحدة الشحنات الموجبه من نقطه الي اخرى‬
  ‫هو انسياب او تجمع الكتروني يتحرك في الموصل نتيجة مؤثر خارجي .‬




                                                        ‫1- تيار مستمر ‪DC‬‬
                  ‫هو تيار الذي يمر في الموصل في اتجاه واحد بقيمه ثابته .‬
                                                            ‫2- التيار المتغير‬
             ‫هو تيار الذي تتغير قيمته و اتجاهه مع الزمن و ال يكرر نـفسه.‬
                                                      ‫4 -التيار المتردد ‪AC‬‬
‫هو التيار الذي تتغير قيمتعه معع العزمن بطعر يعـقه دوريعه كمعا ان قطبيتعه‬
          ‫‪frequency‬‬                             ‫تـتغير طبقا لتعردد مععين‬




                                             ‫التيار المتردد افضل في النقل‬
‫1 -يمكن توليد كميات كبـيره من القدره الكهر بـيه عند جهود كبـيرة القيمه .‬
                          ‫2 -صيانة المحطات الفرعيه سهله و غير مكلفه.‬
‫3 -يمكن رفع قيمة الجهد و خفضه بسهوله و بكفاءه تتعدى %89 بواسطة‬
                                                          ‫المحوالت .‬




                        ‫-االعفاء من دفع غرامه النخفاض معمال القدره.‬        ‫1‬
                                  ‫-تخفيض الفقد في الكابالت و الخطوط .‬      ‫2‬
                                       ‫-زيادة قدرة الخن عند نفس الفقد.‬     ‫3‬
                      ‫-زيادة القدره المتاحه في المحوالت المغزيه للشبكه.‬    ‫4‬
                                                  ‫-تحسين جهد ةالشبكه.‬      ‫5‬
         ‫بما ان الطاقه الكهربيه الي يتم توليدها و نقلها في هيئة تيار متردد‬
    ‫لذلك يظهر لفظ معامل القدره وهو جيب تمام الزاويه بين متجهي التيار و‬
   ‫الجهد في دائرة التيار المتردد حيث 0 هي الزاويه بين الجهد و التيار في‬
‫دائرة التيار المتردد و هذه الزاويه تختلف مع كل حمل ان كان حثيا او سعويا‬
                                                                 ‫او ماديا .‬




   ‫في االحمال الماديه يكون معامل القدره الوحده وهي بطبيعتها المقاومات‬
                                                    ‫‪Resistances‬‬
‫او ما يكافئها و يكون التيار التي تسحبه في توافق مرحلي مع جهد المنظومه‬
  ‫الذي يؤخذ كمحور مرجعي عادتا .... و الذي يفترض انه ثابت القيمه و‬
                                              ‫التردد و يقاس ‪.K W‬‬
      ‫وهو االفضل حيث ان التيار الذي يسحبه الحمل من مولدات التغذيه‬
                                                     ‫‪supply generator‬‬
‫و بالتالي فان التيار الذي يمر في خطوط التغذيه هو اصغر تيار يكفي لتغذية‬
                                                             ‫هذا الحمل .‬
                 ‫و في االحمال الماديه نجد ان القدره الغير فعاله معدومه.‬
‫0=‪Q‬‬                  ‫0>‪p‬‬                 ‫0=0‬




   ‫يمكن تمثيل الدائره ذات الحمل الحثي بدائره مكونه من ملف كهربي و ترتبن‬
                    ‫كل من الجهد و التيار في الدائره بالعالقه ‪e= L di / dt‬‬
   ‫فاذا كان الجهد الكهربي للمصدر عباره عن موجه جيبيه فان التيار الكهربي‬
‫‪It = Im sinWt‬‬                                      ‫يكون موجه جيبيه ايضا‬

                              ‫حيث‪ Im‬هي القيمه العظمى لمنحنى التيار .‬
     ‫نجد ان التيار الجيـبـي المار في المـلـف الحثي ينتج عن جهد جيـبـي يسبق‬
                                                 ‫التيار بزاويه 00 درجه.‬
      ‫تسمى الكميه ‪ WL‬بالممانعه الحثيه ‪ inductive reactance‬للملف‬
                           ‫ووحدتها هي اوم و يرمز لها بالرمز ‪. XL‬‬




                ‫في حالة التيار المستمر ال توجد ممانعه حثيه لعدم وجود تردد‬
  ‫نجد ان الملف يعمل على تاخير قيمة التيار بمقدار 00 درجه عن قيمة الجهد‬
‫‪Lagging current‬‬
                                                   ‫ونجد ان القدره تساوي‬
‫0 ‪P= V I cos‬‬
‫0 ‪Q= V I sin‬‬
‫اي انه يسحب قدره غير فعاله ‪ VAR‬كبيره جدا ويتضح من ذلك ان التيار الكلي‬
      ‫الذي يسحبه الحمل من المنظومه يتاثر في هذه الحاله بقيمة معمامل القدره‬
      ‫للحمل المتاخر حيث تصغر قيمته و كلما ذادت قيمة هذا المعامل حيث يبلغ‬
   ‫اصغر ه وافضل قيمه له بالنسبه عندما يصبح معامل القدره الواحد الصحيح‬
                 ‫وذلك افضل بالنسبه لتحميل مولدات التغذيه و خطوط التوزيع .‬




‫االحمال السعويه هي التي تنشاء عن وجود سعه في مقومات الدائره التي يتكون‬
  ‫منها الحمل ويطلق علي قدرة هذا النوع اسم قدره سعويه غير فعاله و تقاس‬
  ‫بالفولت امبير الممانع ‪ var‬و يكون التيار متقدم عن الجهد بمقدار 00 درجه‬
                                                  ‫‪leading current‬‬
‫0 ‪P= V I cos‬‬
‫0 ‪Q= V I sin‬‬
        ‫كلما كانت الزاويه صغيره قريبه من الصفر يكون جيب تممامها الواحد‬
   ‫الصحيح و اذا كبرت الزاويه حتي وصلت الى 00 درجه فان جيب تما ممها‬
                                                       ‫يصل الى الصفر .‬
‫تتاثر مولدات التغذيه في هذه المنظومه باالحمال التي تسحب قدره غير فعاله و‬
              ‫كذلك خطوط التغذيه بالتيارات الناشئه عن محصلة هذه االحمال .‬
‫يتضح ان مركبات االحمال الحثيه يمكن ان تتعادل مع مركبات االحمال السعويه‬
   ‫التى تضادها في االتجاه بما يؤدي الى تقليل مركبة الحمل الممانع المؤثر في‬
    ‫معامل القدره المحصله و تحسين معامل القدره تقلل قيمة تيارات التغذيه و‬
‫التوزيع وهو مايعمل علي زيادة سعة الخطوط و المولدات الستيعاب مزيد من‬
                                                                 ‫االحمال .‬




                         ‫توجد معدات كهربيه تحتاج لقدره غير فعاله لتشغيلها:‬
 ‫1 -المحركات التاثيريه : تحتاج لقدره غير فعاله للحفاظ على وجود المجال‬
   ‫المغناطيسي االساسي لتشغيلها و تكون القيمه المتوسطه للقدره الغير‬
   ‫فعاله المطلوبه للمحرك غير المتزامن عباره عن كيلو فار واحد قدره‬
                                   ‫غير فعاله لكل كيلو وات قدره فعاله.‬
 ‫2 -الملفات الخانقه :و مفاتيح لمبات التفريغ حيث تحتاج 2 كيلو فار مقابل‬
                                                 ‫كيلو وات قدره فعاله .‬
  ‫3 -اجهزة تقويم التيار : تحتاج 1 كيلو فار مقابل كيل وات قدره فعاله و‬
 ‫عموما فان المحركات و الكابالت و الخطوط المحمله تحتاج لقدره غير‬
                                            ‫فعاله على حسب الظروف .‬
    ‫نجد ان االالت و المعدات التي لها معامل قدره منخفض هي جميع انواع‬
       ‫المحركات التاثيريه و مقومات التيار ذات القدره العليه – و محوالت‬
           ‫التوزيع و القدره – و منظمات الجهد و الملفات الخانقه – اللمبات‬
                                                               ‫الفلورسنت.‬
    ‫جميع االالت التي لها معامل قدره منخفض تستهلك قدره غير فعاله تقدر‬
    ‫بالكيلو فار و هي عباره عن المركبه الرأسيه للقدره الظاهريه التي تقدر‬
                                                ‫قيمتها بالكيلو فولت امبـير.‬
‫‪p=VI COS‬‬                                              ‫في الدوائر احادية الوجه‬

‫0 ‪I = P / v cos‬‬
‫0 ‪I= P / 3 V COS‬‬                                               ‫اما في ثالثية الوجه‬

   ‫نجد ان الجهد و القدره الفعاله ثابتين في القيمه و ان التيار يتناسب عكسيا مع‬
                             ‫معامل القدره فكلما قل معامل القدره ذاد التيار .‬




      ‫من المعلوم ان جميع االجهزه الكهربيه تقنن‬           ‫1- زيادة القدره الظاهريه‬
                                                                  ‫بالقدره الظاهـر يه‬
  ‫نجد ان القدره الظاهريه تـتـناسب عكسيا مع معامل القدره و كلما زادت القدره‬
     ‫الظاهريه لالله الكهربيه كلما زاد حجمها و بالتالي تزداد تكاليف انشائها او‬
                                                                           ‫شرائها .‬
  ‫2- زيادة قطر الموصالت الكهربيه عند نقل و توزيع الطاقه عند قيم ثابته‬
‫لكل من القدره الفعاله و الجهد نجد ان الموصالت يجب ان تحمل تيارات لها قيم‬
   ‫تتزايد كلما قل معامل القدره و هذا يستلزم زيادة اقطار الموصالت كلما قلت‬
                                                               ‫قيم معامالت التيار .‬
         ‫التيارات الكبـيره عند معامالت القدره‬            ‫3- زيادة المفاقيد النحاسيه‬
       ‫المنخفضه تسبب زيادة المفاقيد النحاسيه المعروفه بـــــــــــــــــــــ ‪I R‬‬
      ‫في كل عناصر الدائره الكهربيه و تكون النتيجه هي ان تقل كفاءة االله او‬
                                                                             ‫المعده.‬
     ‫4-قلة تنظيم الجهد من المعروف ان التيارات الكبـيره عند معامل القدره‬
                ‫المنخفض تسبب زيادة فقد في الجهد ‪ voltage drop‬المعروف‬
‫بـــــــــــــــــــــــــ ‪ I R‬في كل االالت وهذه الزيادة في الجهد المفقود ينتج عنها‬
                         ‫ان يصبح تنظيم الجهد ضعيف ‪voltage regulation‬‬
  ‫عند معامل القدره‬               ‫5- زيادة سعر الوحده المتولده من الطاقه الكهربيه‬
        ‫المنخفض يتسبب في زيادة القدره الظاهريه المقننه و كذلك زيادة اقطار‬
        ‫الموصالت و كذلك زيادة التكاليف الثابته و ازدياد سعر الوحده للتوليد .‬




‫1 -المكثفات المتزامنه (محركات متزامنه) ‪.synchronous motors‬‬
                                                              ‫2 -المكثفات‬
                                                          ‫‪.capacitor‬‬




 ‫ياخذ المحرك التوافقي تيار متقدم في حالة التغذيه الذائد ‪over excision‬‬
‫و بذلك يعمل مثل المكثف تماما . و المحرك التوافقي الذي يدور بال حمل في‬
                                                   ‫حالة التغذيه الزائده تسمى‬
                                                           ‫المكثف التوافقي .‬
    ‫عند توصيل االله علي التوازي بالحمل الكهربي تسحب تيار متقدم الذي‬
        ‫يعمل على تعادل المركبه الغير فعاله للتيار المتاخر للحمل و بذلك يتم‬
                                                        ‫تحسين معامل القدره‬
        ‫حيث الشكل يوضح توصيل المكثف التوافقي على التوازي مع الحمل‬
                                                       ‫لتحسين معامل القدره‬
 ‫حيث يسحب الحمل تيار متاخر شدة ‪ I L‬عند معامل قدره منخفض قيمته‬
                                                               ‫‪COS O L‬‬
 ‫ويسحب المكثف التوافقي تيار شدة ‪ IM‬ويتقدم هذا التيار على الجهد المؤثر‬
 ‫بزاويه مقدارها ‪ o m‬هذه الزاويه تقترب من 00 درجه نظرا لقلة المفاقيد‬
                                                        ‫فى المحرك التوافقى‬
‫الذى يدور بال حمل و يكون التيار الناتج من كل من التيارين ‪ IM - I L‬هو‬
  ‫التيار ‪ I‬الذي يتاخر عن الجهد المؤثر بزاويه 0 و نالحظ ان الزاويه 0 اقل‬
     ‫من الزاويه ‪ 0l‬كما في الرسم االتجاهي و بذلك يكون ‪ cos o‬اكبر من‬
                                ‫‪ cos o l‬اي ان معامل القدره قد تم تحسينه‬




        ‫1 -يمكن التحسين عاى خطوات نتيجة تغيير تيار التغذيه لالقطاب .‬
                        ‫2 -تخمل ملفات المحرك تيارات القصر الكبـيره .‬
                                        ‫3 -يمكن اصالح اخطاءه بسهوله .‬
                                              ‫1-تكاليف صيانته باهظه.‬
                                                ‫2- ليست ذاتية الحركه.‬
                                             ‫3- تكاليف شرائها باهظه.‬
                                       ‫4- تسبب ضوضاء في دورانها.‬
                                                    ‫5- مفاقيدها كبـيره.‬




 ‫في االحمال احادية الوجه يوصل المكثف بالتوازي ام في االحمال ثالثية‬
        ‫االوجه فيتم توصيل المكثفات بالتوازى أما على شكل نجمة أو دلتا‬
   ‫* يسحب المكثف تيار متقدم الذى يقوم بمعادلة المركبة الغير فعالة التى‬
                          ‫تؤخذ تيار الحمل مما يسبب تحسين معامل القدر‬



  ‫2-صيانتها محدودة‬                                 ‫1-مفاقيدها صغيرة‬
   ‫4- يمكن عزلها بسهولة‬                       ‫3- ليس بها أجزاء دوارة‬
                                                      ‫5- خفيفة الوزن‬




                                        ‫1- عمرها قصير 8:01سنوات‬
               ‫2- تتعرض للتلف بسرعة أذا زاد الجهد عن القيمة المقننة‬
                       ‫3- أصالحها فى حالة تلفها باهظ و غير أقتصادى‬




‫يتركب المكثف ‪ capacitor‬من سطحين من مادة موصلة متساويتان فى‬
‫المساحة يفصل بينهما مادة عازلة قد تكون الهواء و يتصل بكل من اللوحين‬
   ‫طرف التوصيل بالدائرة عند تعرض الفراغ (المادة العازلة) لفرق جهد‬
    ‫يسلن على المكثف بين طرفى التوصيل يؤدى لتخزين الطاقة و يعرف‬
  ‫اللوحين فى هذه الحالة بالقطب أو االلكترود ‪ Electrode‬و يطلق على‬
‫الفراغ الدي اليكتريك ‪ die electric‬و الفراغ بين السطح يمكن ان يكون‬
   ‫الهواء و كان موصل توصيل منفصل اي كهربيه وواقع غليها فرق جهد‬
   ‫يتكون المكثف تلقائيا ويتم اختزات الطاقه كما يحدث عند مد الخطوط‬
                                                               ‫الهوائيه‬
    ‫لكن في تصنيع المكثفات تكون الماده عباره عن طبقات متعدده يكون‬
‫الغرض منها منع مرور التيار الكهربي و تسمى مقدرة الماده العازله على‬
 ‫اختزان الطاقه الكهرواستاتيكيه او ثابت العزل و ناخد في االعتبار اجهاد‬
 ‫العازل و يمكن حسابه بالقانون االتي =الجهد على العزل / سمك العزل .‬




  ‫تحتاج المكثفات لصيانه دوريه و سهله عباره عن نظافة المكثف و احكام‬
    ‫ربن الطرافه علما بأن الحرارة الناتجة من عدم الربن بأحكام قد تسبب‬
                                                        ‫أتالف المكثف‬
       ‫*يجب قبل أدخال المكثف فى الخدمة التأكد من أجراء تفريغ شحنته‬
‫وال يتم التفريغ عن طريق عمل قصر بين طرفى المكثف حيث يتسبب هذا‬
                 ‫فى أنهيار المكثف و أنما بأستخدام مقاومة تفريغ خاصة‬
                ‫يجب مراعاة تفريغه من الشحنة قبل نقله ألى مكان أخر.‬

								
To top