كيفية حساب تصحيح معامل القدرة

تصحيح معامل القدرة هو عملية أساسية لتحسين كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية في الأنظمة الكهربائية. يؤدي ذلك إلى تقليل الفاقد الكهربائي وزيادة فعالية استخدام الطاقة، مما يساهم في تقليل التكاليف الكهربائية وتحسين الأداء العام للشبكة الكهربائية.

المعطيات الأساسية

قبل البدء في الحسابات، نحتاج إلى فهم بعض المصطلحات الأساسية:

1. القدرة الفعلية (kW): هي القدرة التي يتم استخدامها فعليًا للقيام بالعمل.

2. القدرة الظاهرية (kVA): هي مجموع القدرة الفعلية والقدرة الردية.

3. القدرة الردية (kVAR): هي القدرة التي لا تساهم في القيام بالعمل الفعلي ولكنها ضرورية للحفاظ على الجهد والتيار في الشبكة الكهربائية.

4. معامل القدرة (Power Factor): هو النسبة بين القدرة الفعلية والقدرة الظاهرية ويعبر عنه بالرمز (Cos φ).

خطوات حساب تصحيح معامل القدرة

تحديد القدرة الفعلية (kW):

القدرة الفعلية المستخدمة في النظام هي 100 kW.

حساب معامل القدرة الحالي (Current Power Factor):

معامل القدرة الحالي هو 70% (0.7).

حساب القدرة الظاهرية المقاسة (Measured kVA):

باستخدام معامل القدرة الحالي:

Measured kVA = KW / Cos φ1 = 100 / 0.7 ≈ 141 kVA

تحديد معامل القدرة المستهدف (Target Power Factor):

الهدف هو تحسين معامل القدرة إلى 95% (0.95).

حساب القدرة الظاهرية المستهدفة (Target kVA):

باستخدام معامل القدرة المستهدف:

Target kVA = KW / Cos φ2 = 100 / 0.95 ≈ 105 kVA

حساب القدرة الردية المقاسة (Measured KVAR):

باستخدام القدرة الظاهرية المقاسة والقدرة الفعلية:

Measured KVAR = √(Measured kVA^2 - KW^2) = √(141^2 - 100^2) ≈ 100 KVAR

حساب القدرة الردية المستهدفة (Target KVAR):

باستخدام القدرة الظاهرية المستهدفة والقدرة الفعلية:

Target KVAR = √(Target kVA^2 - KW^2) = √(105^2 - 100^2) ≈ 32 KVAR

حساب تصحيح القدرة الردية المطلوب (KVAR Correction):

الفرق بين القدرة الردية المقاسة والقدرة الردية المستهدفة:

KVAR Correction = Measured KVAR - Target KVAR = 100 - 32 = 68 KVAR

حساب قيمة المكثف المطلوب (Capacitor Value Calculation):

لحساب قيمة المكثف المطلوب لتصحيح معامل القدرة، يمكن استخدام العلاقة التالية:

C = KVAR / (2 * π * f * V^2)

حيث:

- C: سعة المكثف بالفراد (Farads)

- KVAR: القدرة الردية التي نريد تصحيحها (68 KVAR في هذه الحالة)

- π: ثابت باي (3.14159)

- f: تردد النظام الكهربائي (عادة 50 أو 60 هرتز)

- V: جهد النظام (عادة 400 فولت للنظم الصناعية)

لنفترض أن تردد النظام هو 50 هرتز وجهد النظام هو 400 فولت:

C = 68 * 10^3 / (2 * π * 50 * 400^2)

C ≈ 1.35 * 10^-3 فراد أو 1350 ميكروفاراد

فوائد تصحيح معامل القدرة

تقليل الفاقد الكهربائي:

تحسين معامل القدرة يؤدي إلى تقليل الفاقد الكهربائي الناتج عن التيارات الردية، مما يساهم في تحسين كفاءة استخدام الطاقة.

تخفيض تكاليف الكهرباء:

بتقليل الفاقد الكهربائي، يمكن تحقيق توفير كبير في فواتير الكهرباء، في المنشآت الصناعية الكبيرة بسبب تجنب عقوبة انخفاض معامل القدرة لكنه لايخفض الاستهلاك الفعلي.

تحسين أداء المعدات:

تحسين معامل القدرة يؤدي إلى تقليل الحمل الكهربائي على المعدات، مما يساهم في تحسين أدائها وزيادة عمرها الافتراضي.

تقليل الانقطاعات الكهربائية:

يمكن أن يساهم تحسين معامل القدرة في تقليل احتمالات الانقطاعات الكهربائية، مما يساهم في تحسين استقرار الشبكة الكهربائية.

الخلاصة

تحسين معامل القدرة هو إجراء حيوي في الأنظمة الكهربائية لتحسين كفاءة استخدام الطاقة وتقليل التكاليف. تتطلب هذه العملية حسابات دقيقة لتحديد حجم المكثفات اللازمة لتحقيق الهدف المنشود. من خلال فهم العلاقة بين القدرة الفعلية والقدرة الظاهرية والقدرة الردية، يمكن تحقيق توفير كبير في الطاقة وتكاليف التشغيل.

كتبه / فهد رفاعي

أكاديمية الكهرباء والطاقة على الانترنت

https://fahdacademy.org