هل يمكن لمثبت الجهد التلقائي حل مشاكل الجودة الشائعة في مصادر الطاقة الكهربائية المترددة؟

نظراً لعدم استقرار جودة إمدادات الطاقة من الشبكة الكهربائية، يُستخدم مُثبِّت الجهد على نطاق واسع. يعمل مُثبِّت الجهد كخزان احتياطي، حيث يُخفِّض الجهد عند ارتفاعه، ويرفعه عند انخفاضه، مما يُحافظ على ثبات جهد الخرج، وبالتالي يحمي المعدات الدقيقة في الإنتاج الحديث بفعالية. كما يمنع ارتفاع معدل الأعطال وتلف المعدات الناتج عن مشاكل جودة الطاقة. يُعد مُثبِّت الجهد أفضل حماية للمعدات الدقيقة. تُعتبر التوافقيات مُدمِّرة للغاية، ولكن مع امتداد خط إمداد الطاقة، يزداد توهينها بشكل كبير. في حال عدم وجود مصدر كبير للتوافقيات، يُمكن تجاهل تأثيرها المُدمِّر. مع ذلك، إذا كانت بيئة الطاقة لدى المستخدم تحتوي على توافقيات كبيرة، فمن الضروري عند اختيار مُثبِّت الجهد زيادة هامش الأمان المُناسب، لأن مُثبِّت الجهد يُخفِّف التوافقيات بشكل كبير، حيث يُحوِّلها إلى حرارة ويُفرِّغها. لهذا السبب، تم توسيع هامش الأمان لمثبت الجهد.

تتمثل مشاكل الجودة الشائعة في مصادر الطاقة الكهربائية المترددة فيما يلي، ويمكن لمنظم الجهد التلقائي حل هذه المشاكل بكفاءة.

1. نطاق تذبذب الجهد كبير جدًا، أو أن شبكة الكهرباء غير كافية، أو أن قسم الإمداد يستخدم نظام خفض الجهد، أو أن الموقع يقع في منطقة نائية، مما يؤدي إلى فقد كبير في الطاقة، وبالتالي انخفاض الجهد؛ أو أن شبكة الكهرباء تستهلك طاقة قليلة جدًا، مما يؤدي إلى ارتفاع الجهد. إذا كان الجهد منخفضًا جدًا، فلن يعمل الحمل بشكل طبيعي؛ وإذا كان الجهد مرتفعًا جدًا، فسيقصر عمر الحمل أو قد يحترق.

٢. يعود سبب تشوه الموجة (أو التوافقيات) إلى استخدام مصادر الطاقة التبديلية في معدات إلكترونيات الطاقة والمعدات الكهربائية، مثل المقومات، ومصادر الطاقة، ومعدات التحكم الإلكتروني في السرعة، وأنظمة مصابيح الفلورسنت، وأجهزة الحاسوب، وأفران الميكروويف، ومصابيح توفير الطاقة، ومخفتات الإضاءة، وغيرها. وتشمل أضرار التوافقيات على شبكة الكهرباء العامة ما يلي:

٢- تسببها في خسائر توافقية إضافية في مكونات شبكة الكهرباء العامة، مما يقلل من كفاءة معدات توليد ونقل وتحويل الطاقة، وعندما يمر عدد كبير من التوافقيات الفرعية عبر الخط المحايد، فإنها تتسبب في ارتفاع درجة حرارة الخط أو حتى نشوب حريق؛

٢- تسببها في حدوث رنين متوازي ورنين متسلسل محلي في شبكة الكهرباء العامة، مما يؤدي إلى تضخيم التوافقيات، وزيادة المخاطر المذكورة أعلاه بشكل كبير، بل والتسبب في حوادث خطيرة؛

٢- تسببها في تعطل أجهزة الحماية المرحلية والأجهزة الأوتوماتيكية، وجعل أجهزة القياس الكهربائية غير دقيقة؛

٢- تأثيرها على التشغيل الطبيعي لمختلف المعدات الكهربائية. إضافةً إلى التسبب بخسائر إضافية، قد يؤدي ذلك أيضًا إلى اهتزازات ميكانيكية، وضوضاء، وارتفاع في الجهد في المحرك، وارتفاع درجة حرارة المحول بشكل خطير، وارتفاع درجة حرارة المكثفات والكابلات وغيرها من المعدات، وتلف العزل، وتقصير عمرها، بل وحتى إتلافها.

٢- سيؤثر ذلك على نظام الاتصالات المجاور. في الحالات البسيطة، سيولد ضوضاء ويقلل من جودة الاتصال. أما في الحالات الشديدة، فسيؤدي إلى فقدان المعلومات وتعطيل نظام الاتصالات عن العمل بشكل طبيعي.

٣- يشير الارتفاع المفاجئ في الجهد (أو التذبذب) إلى تجاوز القيمة الفعالة لجهد الخرج القيمة المقننة لدورة واحدة أو عدة دورات في لحظة واحدة (بضع ميلي ثانية)، وهو السبب الرئيسي لتلف المعدات الإلكترونية الدقيقة.

٤- بالإضافة إلى كونه ناتجًا عن الصواعق، فإنه ينتج أيضًا بشكل رئيسي عن الجهد العالي الناتج عن التفريغ المفاجئ لشبكة الطاقة عند إيقاف تشغيل المعدات الكهربائية الكبيرة المتصلة بشبكة الطاقة وإعادة تشغيلها. تتنوع آثار الارتفاع المفاجئ في الجهد على المعدات الإلكترونية والكهربائية الحساسة كما يلي:

1) يؤدي الجهد الكهربائي المدمر إلى تلف أجهزة أشباه الموصلات؛

2) يؤدي إلى تلف الطبقة المعدنية الخارجية للمكونات؛

3) يؤدي إلى تلف لوحة الدوائر المطبوعة أو نقاط التلامس؛

4) يؤدي إلى تلف مكونات الثايرستور المزدوجة ثلاثية الأطراف.