في أنظمة الطاقة الكهربائية، تُصنف القدرة إلى قدرة حقيقية (فعالة) وهي الطاقة التي يستهلكها الحمل ويتم تحويلها إلى عمل مفيد، وقدرة غير فعالة (تفاعلية) لا تؤدي أي عمل مفيد ولكنها ضرورية ولا يمكن الاستغناء عنها. في هذه المقالة شرح القدرة غير الفعالة وأهميتها في الأنظمة الكهربائية.
ما هي القدرة غير الفعالة؟
القدرة (غير الفعالة) أو القدرة الخيالية (Reactive Power): هي القدرة التي يخزنها الحمل على شكل مجال مغناطيسي في الملفات، أو مجال كهربائي في المكثفات، لكنه لا يحولها إلى أي شكل من أشكال الطاقة المفيدة، وهذه القدرة لا يستفاد منها بشكل مباشر، ولكن لا يمكن الاستغناء عنها، بل إن وجود الطاقة الفعالة أحيانًا يعتمد في الاصل على وجود الطاقة غير الفعالة، كما في المحولات، والمحركات الكهربائية. تُقاس القدرة غير الفعالة بوحدة تسمى فار (VAR) أو مضاعفاتها ويُشار إليها بالرمز Q.
تخزن المحركات القدرة غير الفعالة لاستخدامها في إنتاج المجال المغناطيسي الذي تبنى عليه نظرية عمل هذه المحركات، والتي تقوم بإعادة هذه الطاقة إلى المصدر مرة أخرى، مرتين كل دورة (حيث يكون ترددها ضعف تردد جهد المصدر).
أما في حالة الحمل السعوي، كما في المكثفات، فيحدث الشي نفسه، ولكن مع اختلاف الزاوية، وذلك هو أساس استخدام المكثفات في تحسين معامل القدرة.
قانون القدرة غير الفعالة
يمكن حساب القدرة غير الفعالة بعدة طرق هي:
Q = I V sinθ
Q = S sinθ
Q= I2 X
Q = V2/X
حيث Q القدرة غير الفعالة، I التيار، V الجهد، θ الزاوية بين الجهد والتيار، S القدرة الظاهرة، X المعاوقة (Impedance).
معامل القدرة
معامل القدرة هو نسبة القدرة الفعالة (الحقيقية) إلى القدرة الظاهرة في الدائرة. القدرة الظاهرة هي إجمالي الطاقة التي تستهلكها الدائرة وتتضمن كلاً من القدرة الحقيقية والقدرة التفاعلية. يتم التعبير عن معامل القدرة كقيمة بين 0 و 1، كلما كانت قيمته أعلى كانت الدائرة أكثر كفاءة. وعند معامل القدرة المنخفض تستهلك الأحمال قدرة غير فعالة أكثر من القدرة الحقيقية.
أهمية الطاقة غير الفعالة
الطاقة غير الفعالة ضرورية لتشغيل الشبكة الكهربائية وتؤثر على كفاءة واستقرار الشبكة، يمكن أن يتسبب المستوى العالي من القدرة غير الفعالة في حدوث فقد في الجهد وتقليل معامل القدرة واضطراب الجهد، مما قد يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي وفشل المعدات. لذلك يتم تعويض القدرة غير الفعالة.
تعويض القدرة غير الفعالة هي عملية تقليل كمية الطاقة الغير فعالة في النظام باستخدام المكثفات ومعدات أخرى لتحسين معامل القدرة. هذا يساعد على تحسين كفاءة واستقرار النظام الكهربائي.
هل العلاقة بين القدرة الغير فعالة و الجهد عكسية و العلاقة بين الجهد و معامل القدرة طردية و العلاقة بين الجهد و القدرة الحقيقية طردية ؟؟
و شكراً جزيلاً .
1- العلاقة بين القدرة غير الفعالة والجهد طردية إذا زاد الجهد عند نفس التيار تزداد القدرة غير الفعالة
2- العلاقة ليست مباشرة أو طردية بالضرورة. معامل القدرة هو نسبة القدرة الحقيقية إلى القدرة الظاهرة وهو يعتمد على الزاوية بين الجهد والتيار.
3- العلاقة بين الجهد والقدرة الحقيقية طردية لكن يختلف الموضوع مثلا في الشبكة الكهربائية عند زيادة الأحمال على محول التوزيع وبالتالي يزداد التيار هذا يؤدي لزيادة فقد الجهد مما يؤدي لانخفاض قيمة الجهد عند المستهلك النهائي
الخلاصة هناك العديد من العوامل المؤثرة على مختلف الكميات الكهربائية ويجب أخذها بالحسبان