ما الذي يسبب انخفاض الجهد عند زيادة الحمل على الأجهزة الكهربائية مثل المحولات والمحركات؟

عندما يزداد الحمل على المحولات والأجهزة الكهربائية مثل المحركات، فإن الهبوط في الجهد (Drop in voltage) عادة ما يكون نتيجة لعدة أسباب:

مقاومة الخط

السبب

• زيادة التيار: عندما يزداد الحمل، يزداد التيار المار عبر خط الطاقة.

• قانون أوهم: وفقًا لقانون أوهم (V=IR)، يؤدي زيادة التيار إلى زيادة الهبوط في الجهد. هنا

• V هو الهبوط في الجهد،

• I هو للتيار،

• R هي مقاومة السلك

التفسير

بسبب وجود مقاومة معينة في خط الطاقة، عندما يمر التيار عبر السلك، فإنه سيؤدي إلى هبوط في الجهد. هذا الهبوط في الجهد يتناسب طرديًا مع التيار ويتناسب أيضًا مع مقاومة السلك.

في حالة زيادة الحمل، يزداد التيار مما يؤدي إلى زيادة الهبوط في الجهد، مما يقلل من الجهد عند نهاية الحمل.

مقاومة المحول الداخلية

السبب

مقاومة المحول الداخلية: المحول نفسه له مقاومة داخلية معينة (تشمل مقاومة اللفائف والرد الفعال تسرب)، عندما يزداد الحمل، يزداد التيار المار عبر المحول، مما يؤدي إلى زيادة الهبوط في الجهد عند طرفي المحول.

التفسير

ستؤدي المقاومة الداخلية للمحول إلى هبوط في الجهد، خاصة في حالة الأحمال الثقيلة، سيكون هذا الهبوط في الجهد أكثر وضوحًا.عندما يزداد الحمل، يحتاج المحول إلى نقل المزيد من التيار، وتعمل المقاومة الداخلية للمحول على خفض الجهد، مما يقلل من الجهد عند نهاية الحمل.

تشغيل المحرك

السبب

• تيار التشغيل: يستهلك المحرك كمية كبيرة من التيار في اللحظة الأولى من التشغيل، وهذا يسمى تيار التشغيل.

• تيار التشغيل يسبب هبوط في الجهد: يكون تيار التشغيل أكبر بكثير من التيار أثناء تشغيل المحرك بشكل طبيعي، لذلك يكون الهبوط في الجهد أكثر أهمية في اللحظة الأولى من التشغيل.

التفسير

عند تشغيل المحرك، بسبب الحاجة إلى التغلب على قوة الاحتكاك الثابتة، يحتاج إلى تيار تشغيل كبير.

يؤدي هذا التيار الكبير للتشغيل إلى هبوط أكبر في الجهد في خطوط الطاقة والمحولات، مما يتسبب في انخفاض الجهد.

استقرار النظام

السبب

• سعة النظام غير كافية: إذا كانت السعة الإجمالية للنظام غير كافية للتعامل مع زيادة حادة في الحمل، فسيحدث هبوط في الجهد.

• سعة التنظيم غير كافية: إذا كان النظام يفتقر إلى سعة التنظيم الكافية لحفظ استقرار الجهد، فسيحدث هبوط في الجهد مع زيادة الحمل.

التفسير

في نظام الشبكة، إذا لم تكن السعة الإجمالية كافية لدعم التشغيل المتزامن لكافة الأحمال، فلن يتمكن النظام من توفير جهد كافٍ عند زيادة الحمل.

بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت سعة التنظيم للنظام غير كافية، مثل عدم وجود معدات تعويض القوة العكسية الكافية، فإن قدرة تنظيم الجهد تكون محدودة، وسيحدث هبوط في الجهد عند زيادة الحمل.

القوة العكسية

السبب

• زيادة الطلب على القوة العكسية: عندما يزداد الحمل، وخاصة الحمل الناتج عن المحركات الحثية، يزداد الطلب على القوة العكسية.

• القوة العكسية تسبب هبوط في الجهد: تتسبب القوة العكسية أيضًا في هبوط الجهد أثناء النقل.

التفسير

تحتاج الأجهزة مثل المحركات الحثية إلى القوة العكسية لإنشاء المجالات المغناطيسية أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى زيادة متطلبات القوة العكسية في النظام.

ستنتج القوة العكسية أيضًا هبوط في الجهد أثناء النقل، خاصة في حالة عدم كفاية التعويض عن القوة العكسية في الشبكة، سيكون الهبوط في الجهد أكثر وضوحًا.

تصميم النظام

السبب

• تصميم غير مناسب: إذا لم يتم تصميم النظام بأخذ الزيادة في الحمل بالاعتبار بشكل كامل، فقد يؤدي ذلك إلى هبوط في الجهد.

• اختيار المعدات غير المناسب: إذا كانت سعة المعدات المختارة (مثل المحولات والأسلاك وغيرها) غير كافية، فسيحدث هبوط في الجهد عند زيادة الحمل.

التفسير

عند تصميم أنظمة الكهرباء، يجب الأخذ بعين الاعتبار الظروف القصوى للأحمال التي يمكن أن تحدث، وضمان أن يكون للنظام قدرة وكفاءة كافية للتعامل مع زيادة الحمل.

إذا لم يتم اختيار المعدات بشكل صحيح، مثل أن يكون مقطع السلك صغيرًا جدًا أو أن تكون سعة المحول غير كافية، فسيحدث هبوط في الجهد عند زيادة الحمل.

خاتمة

عندما يزداد الحمل على المحولات والأجهزة الكهربائية مثل المحركات، فإن الهبوط في الجهد يكون نتيجة لعدة عوامل مثل مقاومة الخط، المقاومة الداخلية للمحول، تيار التشغيل للمحرك، سعة النظام غير الكافية، زيادة الطلب على القوة العكسية، وتصميم النظام غير المناسب. لتخفيض تأثير الهبوط في الجهد، يمكننا اتخاذ إجراءات مثل زيادة مقطع الموصل، اختيار محولات ذات سعة مناسبة، تصميم النظام بشكل مناسب، وتعزيز تعويض القوة العكسية.