تعرف على الفرق بين انواع القدرة الكهربائية S,P,Q - مهم جدا للكهربائيين

ما الفرق بين القدرة الفعالة والقدرة الغير فعالة؟

أولاً: القدرة الظاهرية أو القدرة الكلية(S)

وهي تعبر عن القدرة الكهربائية الكلية للحمل وهي حاصل ضرب الجهد في التيار ، ولذا تقاس بالفولت أمبير أو بالكيلوفولت أمبير (KVA) ، فمثلا محول كهربائي سعته 500 كيلو فولت أمبير تعني أن قدرة هذا المحول الكلية أو الظاهرية هي 500 كيلوفولت أمبير أي أن حاصل ضرب الجهد على أطراف الملف الابتدائي في التيار الداخل يساوي هذا الرقم. (يُعَبرُ عن المحولات دائماً بدلالة القدرة الكلية لأن المحول جهاز كهربائي ساكن لا يستهلك التيار دخله تيار وجهد وخرجه تيار وجهد أي أن الطاقة الكهربائية تمر بالمحول دون أن تتحول إلى صورة أخرى)

ثانياً: القدرة الفعالة (P)

وهي تعبر عن القدرة الحقيقة المستفاد بها في صورة حركة في المحركات أو في صورة ضوء في المصابيح أو في صورة حرارة في السخانات ،.........................إلخ ، وهي حاصل ضرب الجهد في التيار في جيب تمام الزاوية بين الجهد والتيار ، وهي تقاس بالوات (W)أو بالكيلووات (KW) ، فمثلاً مصباح كهربائي متوهج قدرته 100 وات تعني أن هذا المصباح يستهلك تيار قيمته تساوي 100 وات مقسومة على حاصل ضرب الجهد في جيب تمام الزاوية ((220*1)/100) = 0.45 أمبير، وذلك ليعطي كمية ضوء محددة في حين لو أن المصباح قدرته 150 وات مثلاً ، سيسحب تيار أعلى = ((220*1)/150) = 0.68 أمبير ، ويعطي كمية ضوء أكبر .

.

ثالثا: القدرة الغير فعالة (Q)

وهي تعبر عن القدرة التي يستهلكها الحمل من دون أن تتحول إلى قدرة نافعة ، فمثلاً القدرة المستهلكة في مغنطة الملفات في المحركات الحثية هي قدرة غير فعالة لأن المحرك يستهلكها من دون أن تترجم إلى حركة ، وهي تقاس بالفار (VAR) أو بالكيلوفار (Kvar) ، وهي حاصل ضرب الجهد في التيار في جيب الزاوية بين موجة الجهد وموجة التيار .

تستهلك الأحمال الكهربية (المواتير-السخانات-الأفران-................) مركبتين من الطاقة الكهربية: 

الطاقة الفعالة :وهى تقاس بالكيلووات ساعة Kwh ويرمز لها بالرمز(P ) وهى تتحول الى شغل ميكانيكى أو حرارة أو إضاءة 

الطاقة الغير فعالة:وهى تقاس بالكيلوفارKVAR ويرمز لها بالرمز (Q) وتأخذ أحد الشكلين: 

الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر الكهربية التأثيرية مثل المحولات والمحركات ...ألخ

الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر السعوية مثل مكثفات الكابلات ومكثفات القوى ....ألخ

ويعرف المجموع الاتجاهي لكل من القدرة الفعالة والغير فعالة بالقدرة الظاهرية ويرمز لها بالرمز(S)

وهى بالكيلو فولت امبير KVA) S=P+Q)

.

تقسم الاحمال الى ثلاثة انواع:

حمل مادي resistance

حمل حثي inductance

حمل سعوي capacitance

.

ويستهلك النوع الاول القدرة الفعالة active power وتقاس بkW وهي التي تستهلكها معظم الاحمال العادية كالمنازل ويظهر النوعين الثاني والثالث في المصانع نتيجة لوجود الماتورات وهو الذي ينتج القدرة الغير فعالة reactive power وتقاس بVAR أو MVAR وهي قدرة ضارة تقلل من كفاءة التوليد وتؤدي الى خسارات في قدرة محطات التوليد

وعند جمع قيمة الحمل الكلي يتم جمعه جمعا مركبا complex function مما ينتج زاوية معينة angle وعند حساب جيب تمام هذه الزاوية cos angle يظهر ما يسمى معامل القدرة power factor وهي قيمة بدون وحدة قياس قيمتها اقل او تساوي الواحد

وكلما اقتربت هذه القيمة من الواحد كلما قلت القدرة الغير فعالة وزادت القدرة الفعالة

.

معامل القدرة power factor

عند توصيل مصنع أو شركة على شبكة الكهرباء فإن الأحمال الكهربية تسحب كل من القدرة الفعالة 

والقدرة الغير فعالة وتبعا لقيمة احتياجها من الطاقة الفعالة والطاقة الغير فعالة يتحدد معامل قدرة هذه الأحمال 

معامل القدرة: ويرمز له بالرمز(P.F) او(Ф(cos 

معامل القدرة= (القدرة الفعالة / القدرة الظاهرة)=[P/S] 

ويعرف ايظا بأنه جيب تمام الزاوية بين القدرة الفعالة والظاهرة وتتراوح قيمته من 0 الى 1 وكلما اقترب من الواحد كلم تعاظمت الفائدة العائدة على كل من المستهلك وشركة الكهرباء

.

متوسط قيمة معامل القدرة لبعض المعدات والأجهزة الكهربية :

المحرك التأثيري الشائع بنسبة تحميل 100% =0.85 

اللمبات التوهجية (التقليدية) =1.0 

اللمبات الفلورسنت (بدون مكثف تعويض) =0.5 

اللمبات الفلورسنت (بمكثف تعويض) =0.93 

ماكينات لحام بالمقاومات الكهربية=0.8/0.9 

وحدات لحام بالقوس الكهربي=0.7/0.9

وتجبر شركات توليد الكهرباء على المصانع تحسين معامل القدرة لديها لتخفيض سحب القدرة الغير فعالة وذلك باضافة مكثف على التوالي او التوازي على المصدر الرئيسي للمصنع ويكون متغير القيمة وهو القادر على تحسين معامل القدرة .

.

كيف يمكن تحسين معامل القدرة؟ 

يعتمد تحسين معامل القدرة على تقليل القدرة الغير فعالة الازمة للأحمال الكهربية بمعنى اخر أن المكثفات تركب لتوفير الكمية المطلوبة من القدرة الغير فعالة للأحمال الكهربية.

تحتاج أغلب الأحمال في المصانع لتحسين معامل القدرة إلى مجموعة مكثفات تعرف بالمراحل Automatic self regulating capacitor bank

وهى عبارة عن مجموعة من المكثفات ومصهرات وكونتاكتورات وقاطع تيار وجهاز تحكم وتوصل المجموعة على التوازي مع أحمال المشترك وهذه المجموعة تقوم بضبط قيمتها أتوماتيكيا حسب الاحتياج للقدرة غير الفعالة ويعتمد الضبط على قيمة الحمل غير الفعال بالدوائر المركب عليها المجموعة وكذلك بالتغير فيه والقيمة المطلوبة لمعامل القدرة.

.

مثال:

القيمة التعاقدية لأحد المنشآت =206 كيلوات 

معامل القدرة حاليا=0.67 

المطلوب رفع معامل القدرة إلى 0.95 

أولا: يتم حساب القدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.67

cosФ=0.67 so, Ф=47.93°