توافقيات
بقلم : أ . د / أسامة السيد جودة
كلية الهندسة : جامعة القاهرة
قسم : القوي و الآلات الكهربية
رئيس مجموعة الجهد العالي
يتناول المقال طبيعة التوافقيات و مصادرها فى الشبكة و كيفية تحولها إلي توافقيات جهد التيار و تأثيرها في القدرة الكهربية و علي الشبكة . و كيف يمكن التقليل من تأثير التوافقيات ؟ . هذا ما سنعرفه فى السطور التالية .
صممت نظم القوي الكهربية لكي تعمل علي ترددات 50 هرتز أو 60 هرتز و لكن أنواع معينة من الأحمال الكهربية تنتج تيارات و جهود ذات ترددات أضعاف الترددات المذكورة و تمثل الترددات العالية الناتجة من هذه الأحمال شوائب تعرف بتوافقيات نظم القدرة الكهربية و التي تتسبب فى مشكلات عديدة ل الشبكة و في رداءة جودة الطاقة الكهربية التي يستخدمها المستهلك .
ووجود هذه التوافقيات ليستظاهرة جديدة فى الحقيقة فقد تم الانتباه إليها منذ عام 1930 و خاصة فى القلوب الحديدية للمحولات ذات الأوجه الثلاثية حيث تظهر التوافقية الثالثة و تم التغلب علي ذلك باستخدام ملفات علي هيئة حرف دلتا و تصغير أحجام قلوب المحولات الحديدية و كذلك استخدام نوع جيد من الصلب و عزل رقائق القلب جيدا ، و كذلك ظهور التوافقيات نتيجة لاستخدام دوائر التقويم التي تستخدم في تحويل التيار المتردد إلي تيار مستمر .
و في الأيام المعاصرة فإن نظم الكترونيات القوي مثل التحكم فى سرعة المحركات باستخدام ( Adjustable Speed Drives ASD ) و الأحمال الإلكترونية التي تستخدم الـ Diodes و المتحكمات السليكونية ( Sillicon Control Rectifiers SCRS ) و ترانزستورات القوي ( Power Transistors ) و غيرها من القواطع الإلكترونية التي تستخدم فى دوائر تحويل التيار المتردد إلي تيار مستمر أو العكس تحويل التيار المستمر إلي تيار متردد بترددات مختلفة فإن هذه الأحمال تتسبب فى ظهور تيار به توافقيات مما ينتج عنه ظهور جهود كهربية فى الشبكة بها شوائب من التوافقيات وقد تتسبب هذه التوافقيات فى حدوث زيادة فى الجهود بالشبكة و ممكن أن يعرض ذلك ها للانهيار إذا تساوت المقاومة الحثية ( Inductive reactance ) الناتجة عن دوائر الحث فى الشبكة مع المقاومة السعوية ( Capacitive reactance ) عند توافقيات معينة مما يتسبب عنه ظاهرة الرنين عند بعض الترددات تؤدي إلي زيادة الجهود في الشبكة .
و تختلف هذه الجهود الزائدة عند تلك التي تتكون فى الشبكة نتيجة عمل مفاتيح القطع أو الناتجة عن البرق و الرعد لكونها حالة مستقرة و ليست حالة لحظية مثل الحالتين السابق ذكرهما .
وقد لوحظ أن زيادة أحمال إلكترونيات القوي و الأحمال الإلكترونية عامة مثل أجهزة الحاسب الآلي فى شبكة التوزيع تزيد من التوافقيات التي تسبب أضرار ال الشبكة . و تستخدم نظرية الـ Fourier Analysis لتحليل موجات الشبكة لمعرفة التوافقيات الموجودة و التي يتراوح ترددها من 100 هرتز للتوافقية الثانية و 1250 هرتز للتوافقية الـ 25 و التي تمثل أكبر تردد يلفت الانتباه فى شبكات القوي الكهربية و نظرا لترددها المنخفض نسبيا فإنها لا تتداخل مع موجات الراديو أو الموجات الكهرومغناطيسية و قد لوحظ أن الترددات الزوجية أقل فى الأهمية من الترددات الفردية .
