أين معظم التوافقيات هي التوافقيات من الثاني إلى الحادي والخمسين؟

في أي نظام يحتوي على الأحمال غير الخطية التي تستخدم التحكم في زاوية الطور أو التبديل المفاجئ ، خاصةً تلك التي تسحب تيارًا غير جيبي. يُعد النطاق المحدد من "2 إلى 51" سمة مميزة لبعض التقنيات. إليك أكثر الأماكن شيوعًا التي قد تجد فيها طيفًا توافقيًا واسعًا:

1. المثال الكلاسيكي: المفاعل المتحكم به بالثايرستور (TCR) في محطات الطاقة الحرارية الأرضية (SVC)

هذه هي الإجابة الأكثر مباشرة على سؤالك. وكما ذكرنا، مفاعل متحكم به بالثايرستور (TCR) هو المولد الرئيسي لطيف مستمر من التوافقي الثاني إلى التوافقي الحادي والخمسين. إذا قيست موجة التيار عند أطراف مُحوّل الطاقة (TCR)، فسيتم تمييز تشوهها التوافقي بهذا النطاق الدقيق.

2. المنشآت الصناعية المزودة بوحدات تحكم في الجهد الكهربائي المتردد عالي القدرة

أية عملية صناعية تستخدم التحكم في زاوية الطور باستخدام الثايرستور (SCRs) أو الترياكات لتغيير الطاقة إلى حمل مقاوم أو حثي سوف تولد هذا الطيف.

• التدفئة الصناعية: أفران القوس الكهربائي الكبيرة، وأفران التسخين بالحث، ومعدات اللحام بالمقاومة. يُسبب سحب التيار الكهربائي الشديد والمتغير بسرعة تشوهات هائلة.

• خافتات الإضاءة الكبيرة: أنظمة الإضاءة القديمة جدًا أو الصناعية القائمة على المصابيح المتوهجة أو المحولات باستخدام مخفتات زاوية الطور.

• المبدئات الناعمة لمحركات التيار المتردد: على الرغم من أنها نشطة فقط أثناء بدء التشغيل، إلا أنها خلال تلك الفترة تقوم بحقن طيف توافقي مماثل في شبكة الإمداد.

3. تشبع النواة المغناطيسية (حالة خاصة للتوافقيات ذات الترتيب الزوجي)

وجود 2، 4، 6... التوافقيات (ذات الترتيب الزوجي) تُعدّ علامة تحذيرية خاصة. فهي أقل شيوعًا في دوائر الطاقة الإلكترونية القياسية، وتشير إلى ظاهرة معينة:

• المحولات والمفاعلات العاملة في حالة التشبع: عندما يتم دفع النواة المغناطيسية للمحول أو المفاعل إلى التشبع (على سبيل المثال، بسبب الجهد الزائد أو العواصف الجيومغناطيسية أو التصميم غير الصحيح)، يصبح التيار المغناطيسي غير متماثل وغنيًا بـ التوافقيات الزوجية ، وخاصةً الثاني. هذا سيناريو كلاسيكي حيث ترى التوافقي الثاني بارزًا ضمن نطاق الثاني - 51.

4. أحمال القوس الكهربائي

• أفران القوس الكهربائي (EAFs): هذا مصدر رئيسي. القوس الكهربائي بحد ذاته حمل غير خطي وفوضوي للغاية. خصائص جهده-تياره غير منتظمة، مما يُولّد طيفًا واسعًا ومتواصلًا من التوافقيات، يشمل جميع الرتب من التردد الثاني إلى الترددات العالية جدًا. تضمن الطبيعة العشوائية للقوس توزيعًا واسعًا.

5. الحالات غير الشائعة والإشكالية

• مقومات نصف الموجة: يسحب مقوم نصف الموجة التيار لنصف دورة واحدة فقط. هذا يُنتج شكل موجة غير متماثل (إزاحة تيار مستمر) ومشوه للغاية، غني بـ التوافقيات الزوجية (الثاني، الرابع، السادس...) بالإضافة إلى التوافقيات ذات الترتيب الفردي. على الرغم من ندرتها في التصميم الاحترافي نظرًا لتأثيرها السلبي، إلا أنها قد توجد في مصادر طاقة استهلاكية رخيصة جدًا أو معيبة.

لماذا لا نرى هذا في كثير من الأحيان مع الأجهزة الإلكترونية الحديثة؟

تستخدم مصادر الطاقة الحديثة ذات الوضع التبديلي (في أجهزة الكمبيوتر والخوادم وبرامج تشغيل LED) ومحركات التردد المتغير (VFDs) آلية مختلفة: مقومات جسر الصمام الثنائي/الترانزستور متبوعة بمكثف تيار مستمر .

• تقوم هذه الأجهزة بسحب التيار في نبضات قصيرة وحادة عند ذروة شكل موجة الجهد.

• هذا النوع من اللاخطية يولد في المقام الأول التوافقيات ذات الترتيب الفردي (الثالث، الخامس، السابع، التاسع، الحادي عشر...) .

• عادةً ما يكون التوافق الثالث ومضاعفاته (الثلاثيات) ذات أعلى قيمة.

ابحث عن المعدات الصناعية الكبيرة والقوية التي تستخدم الثايرستور "لتقطيع" شكل موجة التيار المتردد (مثل TCRs) أو تنطوي على أقواس كهربائية غير مستقرة (مثل أفران القوس).

وجود طيف واسع ومتواصل يتضمن التوافقيات البارزة ذات الترتيب الزوجي (الثاني والرابع) هو مؤشر قوي على التحكم في زاوية الطور أو تشبع النواة ، على النقيض من سحب التيار على شكل نبضات للمقومات الحديثة، والذي ينشئ في المقام الأول التوافقيات ذات الترتيب الفردي.