|
| القدرة الكهربائية في النظام ثلاثي الأطوار |
تعتبر القدرة الكهربائية مقياسًا أساسيًا في الأنظمة الكهربائية، سواء كانت صناعية أو تجارية، خصوصًا في الدوائر التي تعمل بنظام ثلاثي الأطوار (Système Triphasé). في هذا المقال، سنستعرض مفهوم القدرة الكهربائية في النظام ثلاثي الأطوار، ونوضح أنواعها المختلفة، إضافة إلى طرق حساب كل نوع بدقة.
ما هي القدرة الكهربائية في النظام ثلاثي الأطوار؟
القدرة الكهربائية في النظام ثلاثي الأطوار (Puissance Triphasée) هي القدرة التي يتم نقلها عبر شبكة كهربائية تعتمد على ثلاثة أطوار متوازية، حيث يُوزّع التيار الكهربائي بالتساوي بين هذه الأطوار. وهذا يضمن قدرة أكثر استقرارًا وكفاءة مقارنة بالنظام أحادي الطور. يمكن للنظام ثلاثي الأطوار أن يوفر طاقة كهربائية بكفاءة أعلى ويعزز استقرار الدائرة الكهربائية، مما يجعله الخيار الأمثل للمصانع ومحطات التحويل.
ما هو النظام ثلاثي الأطوار؟
النظام ثلاثي الأطوار هو تقنية كهربائية تستخدم بشكل رئيسي في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة. يعتمد هذا النظام على ثلاث تيارات كهربائية، تترتب بشكل متتابع زمنيًا مع اختلاف في زاويتها بمقدار 120 درجة. يُستخدم النظام بشكل واسع في الصناعات الكبرى، محطات التحويل، وكذلك لتشغيل المحركات الكهربائية، خصوصًا المحركات ذات القدرة العالية.
أنواع القدرة في النظام ثلاثي الأطوار
يوجد في النظام ثلاثي الأطوار ثلاثة أنواع رئيسية من القدرة الكهربائية، وهي:
- القدرة الفعّالة (Puissance Active): هي القدرة التي يتم تحويلها إلى عمل فعلي، مثل تشغيل المحركات أو إضاءة المصابيح.
- الوحدة: واط (W)
- الرمز: P
- القدرة التفاعلية (Puissance Réactive): هي القدرة غير الفعالة التي لا تتحول إلى عمل فعلي، ولكنها ضرورية لإنشاء الحقول المغناطيسية في المحركات والمحولات الكهربائية.
- الوحدة: فولت أمبير تفاعلي (VAR)
- الرمز: Q
- القدرة الظاهرة (Puissance Apparente): هي مجموع القدرة الكلية التي يتم نقلها عبر النظام، وهي ناتج ضرب الجهد والتيار في الدائرة.
- الوحدة: فولت أمبير (VA)
- الرمز: S
العلاقة بين القدرة الظاهرة والقدرة الفعّالة والتفاعلية
يمكن تمثيل العلاقة بين الأنواع الثلاثة للقدرة في النظام ثلاثي الأطوار باستخدام مثلث القدرة، حيث يُمثل:
 |
| مثلث القدرة الكهربائية |
- القدرة الفعّالة (P) هي القاعدة.
- القدرة التفاعلية (Q) هو الارتفاع.
- القدرة الظاهرة (S) هو الوتر.
طريقة حساب القدرة في النظام ثلاثي الأطوار
لحساب القدرة في النظام ثلاثي الأطوار، نحتاج إلى معرفة قيم الجهد والتيار، بالإضافة إلى معامل القدرة (cos(θ)) الذي يعكس كفاءة تحويل الطاقة في النظام. تعتمد طريقة الحساب على نوع الحمل في النظام، سواء كان متوازنًا أو غير متوازن.
في النظام ثلاثي الأطوار المتوازن:
القدرة الفعّالة (P):
- P = √3 x U x I x cos(θ)
- P: القدرة الفعّالة بالواط (W).
- U: الجهد بين الأطوار بالفولت (V).
- I: شدة التيار في الخط بالأمبير (A).
- cos(θ): معامل القدرة.
القدرة التفاعلية (Q):
- Q = √3 x U x I x sin(θ)
- Q: القدرة التفاعلية بالفار (VAR).
- U: الجهد بين الأطوار بالفولت (V).
- I: شدة التيار بالأمبير (A).
- sin(θ): معامل القدرة التفاعلي.
القدرة الظاهرة (S):
- S = √3 x U x I
- S: القدرة الظاهرة بالفولت أمبير (VA).
- U: الجهد بين الأطوار بالفولت (V).
- I: شدة التيار بالأمبير (A).
أمثلة عملية على حساب القدرة في النظام ثلاثي الأطوار
المثال الأول:
- الجهد بين الأطوار = 380 فولت
- التيار في الأطوار = 10 أمبير
- معامل القدرة =0.8
- P = √3 × 380 × 10 × 0.8 = 5265 W
المثال الثاني:
- P = √3 × 380 × 10 × 1 = 6581 W
الخلاصة
تعتبر القدرة الكهربائية في النظام ثلاثي الأطوار من العوامل الأساسية لضمان الكفاءة التشغيلية في الأنظمة الكهربائية الصناعية والتجارية. يعد فهم كيفية حساب الأنواع المختلفة للقدرة والعلاقات بينها أمرًا بالغ الأهمية لتحسين تصميم الأنظمة الكهربائية وتحقيق أقصى استفادة من الطاقة.