تصحيح معامل القدرة في الوقت الفعلي وتصحيح معامل القدرة النشط

في حين يتم استخدام المصطلحين في بعض الأحيان بالتبادل، إلا أن هناك فرقًا مفاهيميًا رئيسيًا بينهما تصحيح عامل القدرة في الوقت الفعلي و تصحيح عامل القدرة النشط .

1. تصحيح معامل القدرة في الوقت الفعلي (PFC)

هذا وصف وظيفي. يصف أي نظام تصحيح معامل القدرة التي يمكنها تعديل تعويضاتها بشكل ديناميكي استجابةً للتغيرات في الحمل.

• الهدف: الحفاظ على عامل القدرة أقرب ما يمكن إلى 1.0 (الوحدة) في جميع الأوقات، بغض النظر عن كيفية تغير الحمل الكهربائي.

• آلية العمل: يراقب جهاز التحكم معامل قدرة النظام (أو بالأحرى القدرة التفاعلية - kVAr) باستمرار. ثم يُبدّل أجهزة التعويض (مثل مجموعات المكثفات) داخل الدائرة وخارجها آنيًا لمطابقة الكمية الدقيقة من القدرة التفاعلية التي يتطلبها الحمل في تلك اللحظة.

• التكنولوجيا الرئيسية: تستخدم عادةً المكثفات ذات التبديل الثايرستوري (تي إس سي) أو، بشكل أكثر شيوعًا، مجموعات المكثفات المزودة بمفاتيح تلامس. تأتي القدرة على "التشغيل الفوري" من التبديل السريع لهذه المكونات بناءً على أوامر وحدة التحكم.

• تشبيه: تخيّل منظم حرارة ومكيف هواء. يقيس منظم الحرارة (وحدة التحكم) درجة الحرارة (معامل القدرة)، ويُشغّل أو يُطفئ مكيف الهواء (المكثفات) حسب الحاجة للحفاظ على درجة الحرارة المُحددة. إنه تفاعلي ومنفصل.

الايجابيات:

• فعالة للغاية للأحمال الصناعية الكبيرة والمتغيرة (على سبيل المثال، المصانع ذات المحركات الكبيرة التي يتم تشغيلها وإيقافها).

• أكثر فعالية من حيث التكلفة من PFC نشط للتطبيقات ذات الطاقة العالية.

• يخفض رسوم عقوبة عامل القدرة من شركات المرافق.

السلبيات:

• لا يمكن تقديم سوى تصحيح تدريجي، وليس سلسًا تمامًا.

• خطر إدخال رنين النظام مع التشوهات التوافقية الموجودة بالفعل في الشبكة.

• يمكن أن تكون عرضة للتآكل والتلف بسبب التبديل العابر.

2. تصحيح معامل القدرة النشط (PFC النشط)

هذا وصف تصميم فني. يشير إلى طريقة محددة لـ تصحيح معامل القدرة استخدام الإلكترونيات النشطة والمتغيرة الوضع (مثل IGBTs) بدلاً من المكونات السلبية (مثل المكثفات) وحدها.

• الهدف: إجبار الحمل الكهربائي (غالبًا جهاز واحد) على الظهور بمظهر مقاوم لشبكة الطاقة، وبالتالي تحقيق عامل قدرة قريب من الوحدة.

• كيف يعمل: PFC نشط دائرة مدمجة في جهاز (مثل مصدر طاقة). تستخدم هذه الدائرة دائرة محول تعزيز يتم التحكم بها بواسطة معالج دقيق. تعمل هذه الدائرة على تشكيل تيار الدخل بشكل فعال ليكون موجة جيبية مثالية متوافقة في الطور مع شكل موجة جهد الدخل. ويتم ذلك عن طريق سحب التيار باستمرار طوال دورة التيار المتردد.

• التكنولوجيا الرئيسية: تصميم مزود الطاقة في الوضع المبدل (SMPS) يتميز بما يلي:

  • وحدة تحكم IC

  • المحاثات

  • أشباه الموصلات الكهربائية (MOSFETs، IGBTs)

  • ثنائيات الاسترداد السريع

  • المكثفات

• تشبيه: تخيّل فنانًا ماهرًا (دائرة دارة الجهد الكهربي النشطة) قادرًا على إعادة رسم صورة مشوهة (سحب التيار المشوه) بدقة متناهية إلى نسخة مثالية من الصورة الأصلية (موجة جيبية الجهد). إنها عملية استباقية ومتواصلة.

الايجابيات:

• يوفر عامل قدرة مثاليًا تقريبًا (غالبًا >0.99).

• يقلل بشكل كبير من التشوه التوافقي الكلي (THDi) في التيار.

• يوفر جهد ناقل تيار مستمر مستقر للجهاز.

• يعمل على نطاق واسع من جهد الإدخال.

• محصن ضد مشاكل الرنين لأنه لا يعتمد على شبكات LC السلبية.

السلبيات:

• يزيد من تكلفة وتعقيد الأجهزة الفردية.

• يتم تنفيذه في المقام الأول على مستوى الجهاز، وليس للمباني بأكملها.

كيف يعملون معًا

إن جمال الأنظمة الكهربائية الحديثة يكمن في أن هاتين التقنيتين تعملان معًا من أطراف مختلفة:

1. مستوى الجهاز (مصدر المشكلة): كانت الأجهزة غير الخطية مثل خوادم الكمبيوتر ومحركات الأقراص ذات التردد المتغير ومصابيح LED تتمتع تقليديًا بعوامل قدرة ضعيفة وتولد التوافقيات. PFC نشط أصبح هذا المعيار إلزاميًا في العديد من المناطق (مثل معيار EN 61000-3-2) للمعدات الجديدة. وهذا يحل المشكلة من جذورها.

2. مستوى النظام (تنظيف الفوضى): حتى مع PFC نشط في بعض الأجهزة، قد تحتوي المنشآت الصناعية الكبيرة على معدات قديمة ومحركات ضخمة وأحمال أخرى تُسبب معامل قدرة ضعيفًا ومتغيرًا. يُركّب نظام PFC في الوقت الفعلي (مجموعة مكثفات) عند مدخل الخدمة الرئيسي لتصحيح معامل القدرة الإجمالي للمنشأة بأكملها، مما يُقلل من هدر الطاقة وتكاليف المرافق.

لذا،

• PFC نشط هي تقنية تستخدم داخل المعدات لجعلها فعالة.

• PFC في الوقت الحقيقي هي وظيفة يؤديها نظام لجعل المبنى أو المنشأة بأكملها فعالة.