الأحمال الحالية المحايدة وأحادية الطور

يعد التيار المحايد جانبًا أساسيًا يجب مراعاته في الأنظمة الكهربائية، خاصة عند التعامل مع الأحمال أحادية الطور في نظام ثلاثي الطور. يمكن أن يؤدي وجود الأحمال أحادية الطور إلى مشكلات مختلفة تتعلق بتيار الخط N، مما يؤثر على جودة الطاقة الإجمالية وسلامة النظام.

فهم تيار الخط N في الأنظمة ذات الأحمال أحادية الطور

الأحمال أحادية الطور:

• الأحمال أحادية الطور شائعة في البيئات السكنية والتجارية والصناعية. يتم توصيل هذه الأحمال بين أحد موصلات الطور (L1، L2، أو L3) والموصل المحايد.
• تشمل الأمثلة الإضاءة والأجهزة الصغيرة والمعدات المكتبية وأنواع معينة من الآلات.
• 

خط N الحالي في أنظمة ثلاثية الطور:

• في نظام ثلاثي الطور متوازن تمامًا مع أحمال متساوية في كل مرحلة، تلغي التيارات في الموصلات ثلاثية الطور، مما يؤدي إلى وجود تيار ضئيل أو عدم وجود تيار في الموصل المحايد.
• ومع ذلك، عندما يتم إدخال أحمال أحادية الطور، فإنها غالباً ما تسبب خللاً في التوازن، مما يؤدي إلى تيار خط N.

أسباب التيار المحايد مع الأحمال أحادية الطور

خلل في الحمل:

• التوزيع غير المتكافئ للأحمال أحادية الطور عبر المراحل الثلاث يؤدي إلى خلل في التوازن. يؤدي هذا الخلل إلى مجموع متجه غير صفري للتيارات، مما يسبب تيارًا محايدًا.

التيارات التوافقية:

• الأحمال غير الخطية أحادية الطور ، مثل أجهزة الكمبيوتر، وإضاءة LED، ومحركات التردد المتغيرة، تولد تيارات توافقية . تضاف هذه التوافقيات، وخاصة التوافقية الثالثة، إلى الموصل المحايد.
• 

حساب التيار المحايد

يمكن حساب التيار المحايد (INI_NIN​) في نظام ذو أحمال أحادية الطور كمجموع متجه لتيارات الطور. للتبسيط، خذ بعين الاعتبار حجم التيارات.

مثال للحساب:

افترض أن الأحمال أحادية الطور متصلة بكل مرحلة:

• المرحلة أ الحالية (أنا _أ ) = 20 أ
• المرحلة B الحالية (I _B ) = 15 أ
• المرحلة C الحالية (I _C ) = 10 أ

يمكن حساب التيار المحايد (I _{N ​) على النحو التالي: I N} =I _A ² +I _B ² +I _C ²

توصيل القيم:

أنا _ن ² =2 0 ² +15 ² +10 ²

وبالتالي، فإن التيار المحايد يبلغ حوالي 26.9 أ.

إدارة التيار المحايد في الأنظمة ذات الأحمال أحادية الطور

توزيع الحمل:

• قم بتوزيع الأحمال أحادية الطور بالتساوي قدر الإمكان عبر المراحل الثلاث لتقليل عدم التوازن وتقليل التيار المحايد.
• 

الترشيح التوافقي:

• استخدم المرشحات التوافقية، مثل المرشحات التوافقية النشطة (AHFs)، لتخفيف التيارات التوافقية، وخاصة التوافقيات الثالثة، التي تساهم بشكل كبير في التيار المحايد.

تحجيم الموصل المحايد:

• في الأنظمة ذات الأحمال الكبيرة أحادية الطور والمحتوى التوافقي، استخدم موصلات محايدة أكبر لتحمل التيار المحايد المتزايد بأمان.

تصحيح معامل القدرة:

• تنفيذ أجهزة تصحيح معامل القدرة لتحسين معامل القدرة وتقليل المكون التفاعلي للتيار، مما يساعد بشكل غير مباشر على إدارة التيار المحايد.

آثار التيار المحايد العالي

ارتفاع درجة حرارة الموصل المحايد:

• يمكن أن يؤدي التيار المحايد الزائد إلى ارتفاع درجة حرارة الموصل المحايد، مما يؤدي إلى فشل العزل ومخاطر الحريق المحتملة.

تشويه الجهد:

• تساهم التيارات التوافقية في تشويه الجهد، مما قد يؤثر على تشغيل المعدات الإلكترونية الحساسة.

زيادة فقدان الطاقة:

• تؤدي التيارات الأعلى في الموصل المحايد إلى خسائر إضافية في I²R، مما يقلل من كفاءة النظام بشكل عام.

مخاطر السلامة:

• يمكن أن يشكل التيار المحايد المرتفع مخاطر كبيرة على السلامة، بما في ذلك الصدمات الكهربائية ومخاطر الحرائق.

خاتمة

تعد إدارة التيار المحايد في الأنظمة ذات الأحمال أحادية الطور أمرًا ضروريًا للحفاظ على جودة الطاقة وكفاءة النظام وسلامته. تعد موازنة الحمل المناسبة والترشيح التوافقي وتحديد حجم الموصل المحايد المناسب من الاستراتيجيات الأساسية للتخفيف من الآثار الضارة للتيار المحايد العالي. يساعد فهم أسباب وحلول التيار المحايد في تصميم وتشغيل أنظمة كهربائية موثوقة وفعالة.