ما هو سبب ارتفاع الخط المحايد الحالي？

 

ينشأ التيار المحايد في المقام الأول بسبب عاملين: عدم التوازن ثلاثي الطور والتيارات التوافقية.

 

اختلال التوازن ثلاثي المراحل

 

في نظام توزيع الطاقة ثلاثي الطور بأربعة أسلاك، يستلزم السيناريو المثالي توزيعًا متساويًا للأحمال عبر المراحل الثلاث. يضمن هذا التوازن أن يكون مجموع المتجهات للتيارات ثلاثية الطور هو صفر، مما يجعل الموصل المحايد (يشار إليه عادة بالخط "المحايد" أو "الصفر") خاليًا من أي تدفق تيار كبير. يعمل الخط المحايد كمسار عودة للتيار المشترك للمراحل الثلاث في ظل ظروف متوازنة ومن المتوقع أن يحمل الحد الأدنى من التيار أو لا يحمل أي تيار.

 

ومع ذلك، غالبًا ما تنحرف أنظمة العالم الحقيقي عن هذا النموذج المثالي، وتواجه ما يُعرف باسم "اختلال التوازن ثلاثي المراحل". وينشأ هذا الخلل عندما لا يتم توزيع الأحمال المتصلة بكل مرحلة بالتساوي، مما يؤدي إلى اختلافات في التيارات التي ترسمها كل مرحلة. يمكن أن تتراوح الأسباب من الاستهلاك غير المتساوي للطاقة بواسطة أنواع مختلفة من المعدات إلى التوزيع غير المتساوي للأحمال أحادية الطور عبر المراحل.

 

عندما يتم توزيع الأحمال بشكل غير متساو، فإن المجموع المتجه لتيارات الطور يتوقف عن الصفر، مما يستلزم تدفق تيار صافي عبر الحياد للحفاظ على الحياد الكهربائي عند مصدر الإمداد. يمكن أن يؤدي هذا التيار الإضافي في الخط المحايد إلى ارتفاع درجة الحرارة، وانخفاض الجهد، وظروف تشغيل محتملة غير آمنة إذا لم يكن حجم الموصل المحايد مناسبًا للتعامل مع الحمل الإضافي. وبمرور الوقت، قد يتسبب ذلك أيضًا في فشل مبكر للمعدات، مما يؤكد أهمية المراقبة والحفاظ على توزيع متوازن للحمل في الأنظمة ثلاثية الطور.

 

 التيارات التوافقية

 

تعتبر التيارات التوافقية مساهمًا كبيرًا في قضايا التيار المحايدة، خاصة بسبب سلوكها الفريد في الأنظمة ثلاثية الطور. الأحمال غير الخطية، السائدة في الأجهزة الإلكترونية الحديثة مثل مصادر الطاقة ذات وضع التبديل، ومحركات التردد المتغير، وكوابح الإضاءة الإلكترونية، تسحب التيار بطريقة غير جيبية. يقدم هذا السلوك غير الخطي التوافقيات، وهي مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي (50 هرتز أو 60 هرتز في معظم شبكات الطاقة).

 

ومما يثير القلق بشكل خاص التيار التوافقي الثالث. في نظام متوازن ثلاثي الطور، على عكس التوافقيات ذات الترتيب الأدنى، والتي تميل إلى الإلغاء بين الأطوار، تضاف التوافقيات الثالثة بشكل بناء عندما تعود عبر الموصل المحايد.

لماذا يعتبر التيار التوافقي على الخط المحايد بالأساس التوافقي الثالث؟

(1) من بين المكونات التوافقية التي تولدها دائرة مقوم أحادية الطور، التوافقي الثالث هو الأكبر، ومعدل تشويه التوافقي الثالث عادة ما يصل إلى أكثر من 80٪.

 

(2) سيكون للتيار التوافقي في الأوقات الأخرى تأثير الإلغاء على الخط المحايد، ولن يحدث ذلك في ثلاث مرات فقط.

 

تولد دائرة المقوم أحادية الطور التيار التوافقي الثالث. فرق الطور للتيار التوافقي الثالث هو 360 درجة (3 × 120 درجة = 360 درجة)، بالنسبة للتيار المتردد، فرق الطور 360 درجة يعني أنهما في الطور. لذلك، يتم فرض التيار التوافقي الثالث حسابيًا على الخط المحايد. وهذه هي خصوصية التوافقي الثالث.

 

ليس فقط التوافقي الثالث لديه مثل هذه الخصائص، ولكن أيضًا التوافقي الذي يبلغ تردده 3 أضعاف التردد الأساسي يجب أن يتمتع بهذه الخصائص. هذه التوافقيات التي ترددها ثلاثة أضعاف التردد الأساسي تسمى التوافقية الثالثة، وجميعها متراكبة حسابيًا على الخط المحايد. ومع ذلك، فإن الموجات التوافقية السادسة والتاسعة والأعلى الثالثة صغيرة جدًا أو حتى غائبة، لذلك لا يتم أخذها في الاعتبار.

 

 

لا يؤدي التيار المحايد المفرط الناتج عن التشوه التوافقي إلى زيادة الضغط الحراري على الموصلات المحايدة فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تفاقم تسخين المحولات، ويقلل من عامل الطاقة، ويمكن أن يتداخل مع المعدات الإلكترونية الحساسة. علاوة على ذلك، فإنه يشكل تحديات أمام أجهزة الحماية مثل قواطع الدائرة والصمامات، والتي قد لا تستجيب بشكل مناسب لشكل الموجة المشوه.

 

 

للتخفيف من هذه التأثيرات، يتم استخدام استراتيجيات مختلفة، بما في ذلك استخدام المرشحات التوافقية السلبية أو النشطة لتخفيف ترددات توافقية معينة، وإعادة تصميم أنظمة الطاقة لتقليل توليد التوافقيات، وضمان موازنة الحمل المناسبة. يعد تنفيذ هذه التدابير أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على كفاءة النظام وموثوقيته وسلامته في ظل وجود أحمال غير خطية واختلالات ثلاثية الطور.

حلول

تتضمن استراتيجيات معالجة التيارات المحايدة العالية بشكل مفرط تحسين التوازن ثلاثي الطور، ونشر المرشحات لقمع التوافقيات، وتصحيح أخطاء التأريض على الفور، والتأكد من توصيل الموصل المحايد بشكل صحيح وبسعة كافية. يتميز

YTPQC  Active Harmonic Filter  بتصميم معياري متقدم. عادةً ما يتكون YTPQC-AHF من وحدة واحدة أو عدة وحدات AHF وواجهة شاشة LCD اختيارية تعمل باللمس. كل وحدة AHF عبارة عن نظام ترشيح توافقي مستقل، ويمكن للمستخدمين تغيير تصنيف نظام الترشيح التوافقي عن طريق إضافة وحدات AHF أو إزالتها.