ما هو السبب في عدم استخدام الموجات المربعة لخطوط نقل الكهرباء؟
يتعلق السبب في عدم استخدام خطوط النقل الموجات المربعة وتفضيل الموجات الجيبية بعدة جوانب من الهندسة الكهربائية، بما في ذلك الكفاءة، وتوافق الأجهزة، والتشويش الكهرومغناطيسي، واستقرار النظام، والتحكم والقياس. إليك شرح مفصل:
1. الكفاءة والخسائر
التشوه التوافقي: تحتوي الموجات المربعة على مكونات توافقية غنية. هذه التوافقيات تسبب خسائر إضافية عند نقلها عبر خطوط الطاقة، بما في ذلك الخسائر المقاومة في الموصلات وخسائر الحديد والنحاس في المحولات والأجهزة الدوارة.
ظاهرة الجلد: تؤدي التوافقيات عالية التردد إلى تركيز التيار على سطح الموصل، وهو ما يعرف بـ "ظاهرة الجلد". تزيد ظاهرة الجلد من المقاومة الفعالة للموصل، مما يؤدي إلى زيادة خسائر النقل.
2. توافق الأجهزة
المحولات والأجهزة الدوارة: صُممت معظم الأجهزة الكهربائية، مثل المحولات والأجهزة الدوارة، للعمل مع الموجات الجيبية. تضمن الموجات الجيبية أن تعمل هذه الأجهزة بأفضل طريقة، مما يحسن الكفاءة ويتمديد عمرها الافتراضي.
أجهزة الحماية: صُممت أجهزة حماية العاكس وغيرها من معدات الحماية أيضًا للعمل مع الموجات الجيبية. يمكن أن تؤدي الموجات المربعة إلى عطل هذه الأجهزة، مما يؤثر على سلامة وموثوقية النظام.
3. التشويش الكهرومغناطيسي
التشويش الكهرومغناطيسي (EMI): تنتج التوافقيات عالية الرتبة في الموجات المربعة تشويش كهرومغناطيسي قويًا، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للأجهزة الإلكترونية المحيطة. على سبيل المثال، قد تتعرض اتصالات الراديو والمعدات الطبية والحاسبات للتشويش.
تشويش الإشعاع: تنتج حواف الصعود والهبوط السريعة في الموجات المربعة إشعاعًا كهرومغناطيسيًا قويًا، وهو أمر ملحوظ بشكل خاص في خطوط النقل البعيدة، وقد يؤدي إلى فشل الأجهزة وأخطاء في نقل البيانات.
4. استقرار النظام
التلوث التوافقي: تلوث مكونات التوافقيات في الموجات المربعة نظام الطاقة، مما يؤثر على استقرار الشبكة وجودة الطاقة. يمكن أن تسبب التوافقيات تشوه الجهد وتذبذبات التردد وغيرها من المشكلات، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والتلف في الأجهزة.
الطاقة الردودية: تزيد التوافقيات أيضًا من الطلب على الطاقة الردودية للنظام، مما يقلل من معامل القوة ويزيد من الحمل على النظام، مما يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الجهد وزحمة الأجهزة.
5. التحكم والقياس
دقة القياس: من الأسهل قياس ومراقبة الموجات الجيبية بدقة. صُممت أجهزة القياس القياسية والأدوات للاستخدام مع الموجات الجيبية، مما يوفر بيانات أكثر دقة.
خوارزميات التحكم: تم تصميم العديد من خوارزميات التحكم وتقنيات الحماية في أنظمة الطاقة على أساس افتراض الموجات الجيبية. يمكن أن تؤدي الموجات المربعة إلى فشل هذه الخوارزميات أو إنتاج أخطاء.
6. مسافة النقل
النقل على مسافات طويلة: تتناسب الموجات الجيبية بشكل أفضل مع النقل على مسافات طويلة. غالبًا ما يتم استخدام نقل الجهد العالي في خطوط النقل البعيدة، ويمكن للموجات الجيبية الحفاظ بشكل أفضل على الجهد والاستقرار الحالي، مما يقلل من خسائر النقل.
ملخص
تشمل الأسباب التي تجعل خطوط النقل لا تستخدم الموجات المربعة وتفضل الموجات الجيبية ما يلي:
الكفاءة والخسائر: تقلل الموجات الجيبية من التشوه التوافقي وظاهرة الجلد، مما يحسن كفاءة النقل.
توافق الأجهزة: تضمن الموجات الجيبية أن تعمل الأجهزة الكهربائية بأفضل طريقة، مما يحسن الكفاءة ويتمديد عمرها الافتراضي.
التشويش الكهرومغناطيسي: تقلل الموجات الجيبية من التشويش الكهرومغناطيسي، مما يحمي التشغيل الطبيعي للأجهزة الإلكترونية المحيطة.
استقرار النظام: تقلل الموجات الجيبية من التلوث التوافقي، مما يحسن استقرار الشبكة وجودة الطاقة.
التحكم والقياس: تسهل الموجات الجيبية القياس والتحكم بدقة، مما يضمن موثوقية وسلامة النظام.
مسافة النقل: تتناسب الموجات الجيبية بشكل أفضل مع النقل على مسافات طويلة، مما يقلل من خسائر النقل.
