ما هي التوافقيات الزوجية والفردية؟

ما هي التوافقيات الزوجية والفردية؟

تشير التوافقيات الزوجية والفردية  إلى تصنيف التوافقيات في النظام الكهربائي بناءً على ترددها بالنسبة للتردد الأساسي. يعد فهم التمييز بين التوافقيات الزوجية والفردية أمرًا مهمًا لتحليل مشكلات جودة الطاقة والتخفيف منها.

1. نظرة عامة على التوافقيات:

• التردد الأساسي: التردد الأساسي للنظام الكهربائي، وعادةً ما يكون 50 هرتز أو 60 هرتز.
• التوافقيات: هي مضاعفات التردد الأساسي. يتم إنشاء التوافقيات بواسطة أحمال غير خطية، والتي تشوه شكل الموجة الجيبية للجهد أو التيار.

2. التوافقيات ذات الترتيب الفردي:

• التعريف: التوافقيات الفردية هي تلك التوافقيات التي يكون ترددها مضاعفات فردية للتردد الأساسي.
• أمثلة:
  • التوافقي الثالث: 150 هرتز (في نظام 50 هرتز)
  • التوافقي الخامس: 250 هرتز
  • التوافقي السابع: 350 هرتز

• الأسباب الشائعة: عادةً ما يتم إنتاج التوافقيات الفردية بواسطة الأحمال غير الخطية مثل محولات الطاقة، ومحركات التردد المتغير، وإضاءة الفلورسنت. وهي أكثر انتشارًا في أنظمة الطاقة حتى من التوافقيات.
• التأثيرات:
  • التسخين: يمكن أن تسبب التوافقيات الفردية تسخينًا مفرطًا في المحولات والمحركات، مما يقلل من كفاءتها وعمرها.
  • التيار المحايد: في الأنظمة ثلاثية الطور والأربعة أسلاك، يمكن أن تؤدي التوافقيات الفردية، وخاصة التوافقية الثالثة، إلى تيارات محايدة عالية، مما قد يسبب ارتفاع درجة الحرارة وزيادة الخسائر.
  • تدهور جودة الطاقة: يمكن أن تؤدي التوافقيات الفردية إلى ضعف جودة الطاقة، مما يؤدي إلى حدوث خلل في المعدات، ووميض الأضواء، وتعطل أجهزة الحماية.

3. حتى ترتيب التوافقيات:

• التعريف: حتى التوافقيات هي تلك التوافقيات التي يكون ترددها من مضاعفات التردد الأساسي.
• أمثلة:
  • التوافقي الثاني: 100 هرتز (في نظام 50 هرتز)
  • التوافقي الرابع: 200 هرتز
  • التوافقي السادس: 300 هرتز
• الأسباب الشائعة: حتى التوافقيات تكون بشكل عام أقل شيوعًا في أنظمة الطاقة وغالبًا ما ترتبط بأحمال غير متماثلة أو أنظمة كهربائية غير متوازنة. يمكن أن تؤدي أعطال المعدات أو عيوبها أيضًا إلى توليد توافقيات.
• التأثيرات:
  • تشويه التماثل: حتى التوافقيات يمكن أن تسبب تشويهاً في تماثل شكل الموجة، مما يؤدي إلى إزاحة التيار المستمر وضغط إضافي على المكونات الكهربائية.
  • الوميض والضوضاء: حتى التوافقيات يمكن أن تساهم في وميض الإضاءة وإحداث ضوضاء في الأجهزة الإلكترونية.
• التخفيف: حتى التوافقيات عادة ما تكون أسهل في التصفية من التوافقيات الفردية بسبب وجودها المنخفض وخصائصها المحددة.

4. التخفيف من التوافقيات:

• المرشحات التوافقية النشطة (AHF) : يمكن لـ AHF التعويض ديناميكيًا لكل من التوافقيات الزوجية والفردية عن طريق حقن تيارات توافقية معاكسة، وبالتالي تحسين جودة الطاقة.
• مولد فار ثابت متقدم (ASVG) :يستخدم YTPQC-ASVG ترانزستور ثنائي القطب معزول (IGBT) للتحكم في حجم ومرحلة جهد التيار المتردد العاكس، وذلك لتحقيق غرض الطاقة التفاعلية والتعويض التوافقي وعدم التوازن.

• المرشحات السلبية:  يتم ضبطها على ترددات توافقية محددة (عادةً توافقيات غريبة) لمنعها أو استيعابها.
• التصميم المناسب للمعدات: التأكد من أن المعدات مصممة لتقليل توليد التوافقيات وتشغيلها في ظل ظروف متوازنة يمكن أن تقلل من إنتاج التوافقيات الزوجية والفردية.
• تماثل النظام: يساعد الحفاظ على التوازن في الأنظمة ثلاثية الطور على تقليل حدوث التوافقيات.

تعد التوافقيات ذات الترتيب الفردي والزوجي من العوامل الرئيسية في تحليل جودة الطاقة. التوافقيات الفردية أكثر انتشارًا ويمكن أن تسبب مشكلات كبيرة مثل التسخين وزيادة التيار المحايد. حتى التوافقيات، رغم أنها أقل شيوعًا، يمكن أن تشوه تماثل شكل الموجة وتسبب مشاكل إضافية في النظام الكهربائي. تعتبر تقنيات التخفيف المناسبة، مثل استخدام المرشحات التوافقية والحفاظ على توازن النظام، ضرورية لتقليل التأثيرات السلبية لكل من التوافقيات الزوجية والفردية.