مرشح التوافقيات النشط لتسخين المحول

المرشح التوافقي النشط لارتفاع حرارة المحول

يُعد ارتفاع حرارة المحول مشكلة شائعة في الأنظمة الكهربائية الحديثة. تقوم العديد من المواقع أولاً بفحص حمل المحول. كما يتم فحص التبريد، وحجم الكابلات، ودرجة حرارة الغرفة، والتهوية.

لكن قد يظل المحول يعمل بدرجة حرارة مرتفعة.

في كثير من الحالات، يكون السبب الحقيقي هو التشوه التوافقي.

يساعد المرشح التوافقي النشط في تقليل التشوه التوافقي في الوقت الفعلي. يقوم باكتشاف التيار التوافقي وإرسال تيار تعويضي. وهذا يحسن شكل الموجة للتيار. كما يساعد في تقليل ارتفاع حرارة المحول وحماية النظام الكهربائي.

تستخدم المصانع والمباني الحديثة العديد من الأحمال غير الخطية. تشمل هذه الأحمال أنظمة VFD، وأنظمة UPS، والمقومات، ومحولات الطاقة الشمسية، وشواحن السيارات الكهربائية، وإضاءة LED، وشواحن البطاريات. وهي مفيدة، لكنها قد تسبب أيضًا تشوهًا توافقيًا.

عندما يمر التشوه التوافقي عبر المحول، فإنه يولد حرارة إضافية. وهذا يزيد من خسائر المحول. كما يمكن أن يقلل من عمر المعدات.

لماذا يحدث ارتفاع حرارة المحول

لا يعني ارتفاع حرارة المحول دائمًا أن المحول صغير الحجم.

يمكن أن يسخن المحول لعدة أسباب. تشمل هذه الأسباب الحمل الزائد، وضعف التهوية، وارتفاع درجة حرارة الغرفة، وسوء معامل القدرة، وعدم توازن الأحمال، والتشوه التوافقي.

غالبًا ما يتم تجاهل التشوه التوافقي. قد يبدو النظام طبيعيًا. وقد لا يبدو الحمل مرتفعًا جدًا. لكن شكل الموجة للتيار قد يكون مشوهًا.

هذا التيار المشوه يولد حرارة إضافية داخل المحول. كما يزيد من الضغط على الكابلات والقواطع ومعدات التوزيع.

لهذا السبب لا ينبغي فحص ارتفاع حرارة المحول فقط من خلال نسبة الحمل. يجب على المهندسين أيضًا فحص جودة القدرة الكهربائية.

كيف يؤثر التشوه التوافقي على المحولات

يجب أن يكون النظام الكهربائي الطبيعي ذو شكل موجة تيار نظيف.

يغير التشوه التوافقي هذا الشكل الموجي. يحدث عندما تسحب الأحمال غير الخطية التيار على شكل نبضات قصيرة. هذه النبضات تولد تيارًا توافقيًا.

التيار التوافقي لا يؤدي عملاً مفيدًا. بل يضيف فقط الحرارة والخسائر.

داخل المحول، يمكن أن يسبب التشوه التوافقي:

· تيار RMS أعلى

· ارتفاع درجة حرارة الملفات

· زيادة خسائر المحول

· سخونة الموصلات المحايدة

· انخفاض الكفاءة

· تسارع تقادم العزل

· تقصير عمر المعدات

· زيادة عمليات فصل الحماية

لهذا السبب يعد التشوه التوافقي سببًا خطيرًا لارتفاع حرارة المحول.

قد يستمر المحول في العمل لفترة طويلة تحت ضغط التوافقيات. لكن الحرارة تؤدي ببطء إلى إتلاف العزل. ومع مرور الوقت، يزداد خطر الفشل.

الأحمال غير الخطية تولد تيارًا توافقيًا

ينتج معظم التشوه التوافقي عن الأحمال غير الخطية.

الأحمال الخطية تسحب التيار بطريقة سلسة. أما الأحمال غير الخطية فلا تفعل ذلك. فهي تسحب التيار على شكل نبضات، مما يولد تيارًا توافقيًا في النظام الكهربائي.

تشمل الأحمال غير الخطية الشائعة:

· محركات التردد المتغير

· أنظمة UPS

· المقومات

· محولات الطاقة الشمسية

· شواحن السيارات الكهربائية

· شواحن البطاريات

· آلات اللحام

· مشغلات LED

· مزودات طاقة الخوادم

قد لا يسبب حمل غير خطي واحد مشكلة كبيرة. لكن يزداد الخطر عندما تشترك عدة أحمال غير خطية في نفس المحول.

هذا شائع في المصانع، ومراكز البيانات، والمباني التجارية، ومواقع الطاقة الشمسية، ومحطات معالجة المياه، ومحطات الشحن.

مع زيادة الأحمال غير الخطية، يزداد التشوه التوافقي أيضًا. وعندما يزداد التشوه التوافقي، يصبح ارتفاع حرارة المحول أكثر احتمالًا.

ما هو "المرشح التوافقي النشط؟

المرشح التوافقي النشط هو جهاز لتحسين جودة القدرة الكهربائية.

يقلل التيار التوافقي في الوقت الفعلي. يقوم بقياس التيار التوافقي في النظام الكهربائي، ثم يرسل تيارًا معاكسًا لإلغاء التيار التوافقي غير المرغوب فيه.

وهذا يساعد على تنقية شكل موجة التيار.

يختلف المرشح التوافقي النشط عن المرشح السلبي. المرشح السلبي ثابت، ومصمم لتوافقيات معينة. أما المرشح التوافقي النشط فهو ديناميكي ويتكيف مع تغيرات الحمل.

هذا مهم في الأنظمة الحديثة. تتغير الأحمال غالبًا خلال اليوم. قد يعمل المصنع على آلات مختلفة في أوقات مختلفة. وقد يحتوي مركز البيانات على أحمال UPS وتبريد متغيرة. وقد تحتوي محطة الشحن على العديد من الشواحن التي تعمل وتُطفأ.

يتتبع المرشح التوافقي النشط هذه التغيرات في الوقت الفعلي.

كيف يقلل المرشح التوافقي النشط من ارتفاع حرارة المحول

يقلل المرشح التوافقي النشط من ارتفاع حرارة المحول عن طريق تقليل التيار التوافقي.

عندما يكون التيار التوافقي أقل، يحمل المحول تيارًا أنظف. وهذا يقلل الحرارة الإضافية ويخفض خسائر المحول.

يمكن للمرشح التوافقي النشط أن يساعد في:

· تقليل التشوه التوافقي

· خفض خطر ارتفاع حرارة المحول

· تقليل تيار المحايد

· تقليل تسخين الكابلات

· تحسين جودة الطاقة

· تحسين كفاءة المحول

· تقليل الفصلات غير الضرورية

· دعم حماية المحول

· إطالة عمر المعدات

القيمة الرئيسية بسيطة. يعمل المحول تحت إجهاد كهربائي أقل.

هذا يجعل المرشح التوافقي النشط مفيدًا للمواقع ذات THDi مرتفع، أو محولات ساخنة، أو كابلات ساخنة، أو فصلات كهربائية متكررة.

علامات التحذير من مشاكل التوافقيات

ارتفاع حرارة المحول غالبًا ما يكون مجرد علامة واحدة. يمكن للتشوه التوافقي أن يسبب مشاكل أخرى في النظام الكهربائي.

تشمل علامات التحذير الشائعة:

· ارتفاع حرارة المحول تحت حمل طبيعي

· قراءات THDi مرتفعة

· سخونة كابلات التعادل

· تكرار فصل القواطع

· سخونة لوحات التوزيع

· معامل قدرة غير مستقر

· فشل بنك المكثفات

· إنذارات UPS

· إنذارات VFD

· ضجيج المحول

· إجهاد غير مبرر للمعدات

إذا ظهرت هذه العلامات معًا، يجب على الموقع فحص التشوه التوافقي.

قد لا يؤدي استبدال المحول إلى حل المشكلة. إذا كان التيار التوافقي لا يزال موجودًا، فقد يتعرض المحول الجديد لنفس الإجهاد.

المرشح التوافقي النشط لحماية المحول

يجب ألا تعتمد حماية المحول فقط على الإنذارات والقواطع.

تعمل هذه الأجهزة بعد أن يكون المحول قد تعرض بالفعل للإجهاد. يساعد المرشح التوافقي النشط في تقليل الإجهاد قبل أن يسبب مزيدًا من الحرارة.

هذا يوفر حماية أفضل للمحول.

يحسن المرشح التوافقي النشط جودة الطاقة من خلال تقليل التشوه التوافقي عند المصدر أو بالقرب من الحمل المتأثر. يساعد هذا في حماية المحول والنظام الكهربائي الأوسع.

في أنظمة الطاقة الصناعية، هذا مهم. تستخدم المزيد من المواقع الآن إلكترونيات القدرة. المزيد من إلكترونيات القدرة يعني المزيد من الأحمال غير الخطية. المزيد من الأحمال غير الخطية يعني المزيد من التيار التوافقي.

بدون تخفيف التوافقيات، يمكن أن يصبح ارتفاع حرارة المحول مشكلة طويلة الأمد.

ما الذي يجب التحقق منه قبل اختيار مرشح توافقي نشط

يجب اختيار المرشح التوافقي النشط بناءً على قياسات حقيقية.

قبل اختيار حجم المرشح، يجب على المهندسين التحقق من:

· جهد النظام

· سعة المحول

· تيار الحمل

· مستوى THDi

· مستوى THDv

· الرتب التوافقية الرئيسية

· أنواع الأحمال غير الخطية

· تيار التعادل

· درجة حرارة المحول

· معامل القدرة

· بنوك المكثفات الحالية

· نقطة التركيب

· خطة التوسع المستقبلية

هذا مهم لأن تحديد حجم المرشح التوافقي النشط يعتمد على التيار التوافقي. لا ينبغي أن يعتمد فقط على حجم المحول.

تساعد القياسات الصحيحة في الموقع على تجنب التحجيم الخاطئ. كما تساعد في تأكيد ما إذا كان ارتفاع حرارة المحول ناتجًا عن التشوه التوافقي، أو الحمل الزائد، أو ضعف التهوية، أو مشكلة أخرى.

الخلاصة

ارتفاع حرارة المحول ليس دائمًا مشكلة حمل زائد.

في العديد من أنظمة الطاقة الحديثة، يكون ارتفاع حرارة المحول ناتجًا عن التشوه التوافقي من الأحمال غير الخطية. تشمل هذه الأحمال VFDs، أنظمة UPS، المقومات، محولات الطاقة الشمسية، شواحن المركبات الكهربائية، شواحن البطاريات، وإضاءة LED.

يؤدي التشوه التوافقي إلى توليد تيار توافقي. هذا التيار التوافقي يزيد من خسائر المحول، ويرفع درجة الحرارة، ويقلل الكفاءة، ويقصر عمر المعدات.

يقلل المرشح التوافقي النشط التشوه التوافقي في الوقت الفعلي. يحسن جودة الطاقة، ويقلل خطر ارتفاع حرارة المحول، ويدعم حماية المحول على المدى الطويل.