مرشحات التوافقيات النشطة مقابل المفاعلات الخطية: مقارنة تقنية شاملة

مرشحات التوافقيات النشطة مقابل المفاعلات الخطية: مقارنة تقنية شاملة

فهم التخفيف التوافقي

يؤدي التشوه التوافقي في الأنظمة الكهربائية، الناتج عن الأحمال غير الخطية مثل محركات التردد المتغير (VFDs) وإمدادات الطاقة ذات الوضع التبديلي، إلى تدهور جودة الطاقة وزيادة الخسائر، ويُعرّض المعدات للخطر. يوجد حلان رئيسيان: مرشحات التوافقيات النشطة (AHFs) ومفاعلات الخط. وبينما يُعالج كلاهما التوافقيات، تختلف أساليبهما وفعاليتهما وتأثيرهما الإجمالي اختلافًا كبيرًا.

مرشح التوافقيات النشط (AHF): تقنية الإلغاء النشط

مُولِّد الطاقة عالي التردد (AHF) هو جهاز إلكتروني متطور للطاقة. مكوناته الأساسية هي ترانزستورات ثنائية القطب ذات بوابة معزولة (IGBTs) ووحدة تحكم رقمية عالية السرعة. يعمل مُولِّد الطاقة عالي التردد (AHF) باستمرار يراقب شكل موجة تيار الحمل في الوقت الفعلي. وحدة التحكم الخاصة به يحسب بدقة أحجام ومراحل المكونات التوافقية المحددة (على سبيل المثال، التوافقيات الخامسة والسابعة والحادية عشرة والثالثة عشرة التي تُشكل مشكلة). ثم يقوم AHF يولد ويحقن التيارات التوافقية التي تكون متساوية في المقدار ومتضادة تمامًا في الطور مرة أخرى في نظام الطاقة عند نقطة الاقتران المشترك (PCC). هذا الإجراء يلغي بنشاط التيارات التوافقية الناتجة عن الحمل مباشرةً عند مصدرها. والنتيجة انخفاضٌ كبيرٌ في التشوه التوافقي الكلي للتيار (THDi)، وغالبًا ما يصل إلى مستوياتٍ أقل من 5%.

مفاعل الخط: التوهين التوافقي السلبي

المفاعل الخطي هو مُكوِّن كهرومغناطيسي سلبي، وهو في الأساس مُحرِّض يتكون من ملفات ملفوفة على قلب مغناطيسي. وهو مُتصل على التوالي بالحمل. وظيفته الأساسية هي: إضافة معاوقة (مقاومة تدفق التيار المتردد) إلى الدائرة. والأهم من ذلك، أن هذه المقاومة يزداد خطيًا مع التردد لذلك، تواجه التيارات التوافقية عالية التردد مقاومة أكبر بكثير عند محاولتها التدفق عائدةً نحو مصدر الطاقة، مقارنةً بالتيار الأساسي ٥٠/٦٠ هرتز. هذه الخاصية تجعل المفاعل يعمل كـ محدد التيار التوافقي عريض النطاق ، التخفيف (تقليل سعة) التيارات التوافقية عبر نطاق تردد واسع، مما يؤدي عادة إلى تحقيق انخفاض في THDi بنحو 30-50%.

الاختلافات الرئيسية التي تبرز تفوق AHF

1. طريقة التخفيض التوافقي: الإزالة مقابل التحديد:
• مؤسسة الرعاية الصحية الأولية: يزيل التوافقيات بفعالية عن طريق حقن تيارات معاكسة دقيقة. هذا يُحيّد التشوه التوافقي.
• مفاعل الخط: يحدّ بشكل سلبي من سعة التيارات التوافقية المتدفقة عائدةً إلى المصدر من خلال توفير معاوقة تعتمد على التردد. ولا يزيل التوافقيات المتولدة عند الحمل.
• لماذا AHF هو الأفضل: تحقق مؤسسات الرعاية الصحية مستويات THDi أقل بشكل أساسي (على سبيل المثال، أقل من ٥٪) مقارنةً بالتخفيض المحدود (٣٠-٥٠٪) الذي توفره المفاعلات. يوفر الإزالة جودة طاقة فائقة.
2. دقة الاستهداف: محدد مقابل النطاق العريض:
• مؤسسة الرعاية الصحية الأولية: يمكن برمجتها لاستهداف وإلغاء أوامر توافقية محددة وإشكالية (على سبيل المثال، الخامس، السابع) بدقة عالية.
• مفاعل الخط: يوفر تخفيفًا غير انتقائي وواسع النطاق فقط. فهو يقلل جميع التوافقيات فوق التردد الأساسي بما يتناسب مع ترددها.
• لماذا AHF هو الأفضل: عروض AHF الدقة الجراحية وتعمل المفاعلات النووية على إزالة التوافقيات التي تسبب المشاكل الأكثر أهمية بشكل فعال، في حين توفر المفاعلات نهجًا أقل استهدافًا وشمولية.
3. التأثير على معامل القدرة (PF): التصحيح مقابل التدهور:
• مؤسسة الرعاية الصحية الأولية: يمكن توليد وحقن طاقة تفاعلية متقدمة أو متأخرة (كيلو فولت) ديناميكيًا حسب الحاجة. هذا يعمل على تحسين عامل قدرة النظام بشكل فعال دون خلق ظروف رنين خطيرة.
• مفاعل الخط: يُضيف مفاعلة حثية (كيلو فولت متأخر) إلى الدائرة. هذا يؤدي بطبيعته إلى تدهور عامل القدرة الإزاحية ، والتي تتطلب غالبًا مكثفات تصحيح معامل القدرة الإضافية.
• لماذا AHF هو الأفضل: مرافق الرعاية الصحية المنزلية تحسين جودة الطاقة الشاملة عن طريق التخفيف من التوافقيات في وقت واحد و تصحيح ضعف معامل القدرة. المفاعلات إنشاء أو تفاقم مشكلة PF مما يستلزم المزيد من الاستثمار في التصحيح.
4. مخاطر الرنين: التخفيف مقابل الإنشاء المحتمل:
• مؤسسة الرعاية الصحية الأولية: يقدم مقاومة منخفضة جدًا يعمل على موازنة الرنينات الموجودة أو تخفيفها بفعالية. ولا يُنشئ مسارات منخفضة المقاومة قادرة على تضخيم التوافقيات.
• مفاعل الخط: يغير ملف تعريف معاوقة النظام قد يُؤدي هذا التغيير إلى تحويل الترددات الرنانة إلى مستويات أقرب إلى رتب توافقية إشكالية (مثل الخامس أو السابع)، خاصةً في حال وجود بنوك مكثفات قريبة. وهذا يُشكل خطرًا. تضخيم الرنين التوافقي الخطير .
• لماذا AHF هو الأفضل: AHF هي أكثر أمانًا بطبيعته في الشبكات الكهربائية المعقدة ذات المكثفات. المفاعلات تتطلب دراسات توافقية مفصلة قبل التثبيت لتجنب إنشاء ظروف رنينية شديدة عن غير قصد.
5. استقرار الجهد: الوقاية مقابل السبب:
• مؤسسة الرعاية الصحية الأولية: لا يسبب انخفاضًا كبيرًا في جهد التردد الأساسي عند أطراف الحمل.
• مفاعل الخط: يسبب أ انخفاض الجهد يتناسب مع تيار الحمل ومعاوقة التردد الأساسية للمفاعل. قد يؤدي هذا إلى انخفاض الجهد في المعدات الحساسة.
• لماذا AHF هو الأفضل: مرافق الرعاية الصحية المنزلية الحفاظ على مستويات الجهد مستقرة عند الحمل، في حين أن المفاعلات تسبب بطبيعتها انخفاضًا في الجهد، مما قد يؤثر على أداء المعدات.

الاستنتاج: AHF - الحل الأمثل للتطبيقات الصعبة

في حين توفر مفاعلات الخط البساطة، وتكلفة أولية أقل، وتوفر وظائف قيمة مثل التوهين التوافقي الأساسي، وحماية المحرك (تخفيض dv/dt)، وتحديد تيار الدائرة القصيرة، تتمتع المرشحات التوافقية النشطة بتفوق أساسي فيما يتعلق بالهدف الأساسي المتمثل في التخفيف الفعال للتوافقيات.

تتميز مرافق الرعاية الصحية المنزلية بقدرتها على القضاء بنشاط التوافقيات (تحقيق THDi أقل بشكل كبير)، دقة في استهداف أوامر محددة، تصحيح معامل القدرة المتزامن القدرة، إزالة مخاطر الرنين ، و الحفاظ على مستويات الجهد المستقرة على النقيض من ذلك، فإن المفاعلات تحد من التوافقيات على نطاق واسع فقط، وتؤدي إلى تدهور معامل القدرة، وتخاطر بالتسبب في الرنين، وتتسبب في انخفاض الجهد.

لذلك، بالنسبة للبيئات ذات التشوه التوافقي الكبير التي تتطلب مستويات THD منخفضة (على سبيل المثال، للامتثال لمعايير مثل IEEE 519)، أو حماية المعدات الحساسة، أو الجهد الثابت، أو الحاجة إلى تصحيح معامل القدرة، مرشح التوافقيات النشط هو التكنولوجيا المتفوقة والأكثر فعالية بشكل واضح مما يبرر ارتفاع استثمارها الأولي. غالبًا ما تُعدّ مفاعلات الخط حلاً أوليًا أو جزئيًا في التطبيقات الأقل أهمية.

قم بزيارة موقعنا الإلكتروني: https://www.ytelect.com/

بريد إلكتروني: pineapple@yt-electric.com