מהו הסיבה שלא משתמשים בגלי ריבוע להעברת חשמל בקווים של תשתית החשמל?
הסיבה לכך שהקווי העברת חשמל אינם משתמשים בוורטוס מרובעים ומעדיפים ורטוס סינוסואידליים נוגעת למספר היבטים בהנדסת חשמל, כולל יעילות, התאמה לאביזרים, הפרעות אלקטרומגנטיות, יציבות מערכת, ובקרה מדידה. להלן הסבר מפורט:
1. יעילות והפסדים
הפרעה הרמונית: ורטוס מרובעים מכילים רכיבים הרמוניים עשירים. הרמוניות אלו גורמות להפסדים נוספים במהלך העברת החשמל בקווי חשמל, כולל הפסדי חימום במשדרים והפסדי ברזל ונחושת בטרנספורמרים ומכונות.
אפקט עור: הרמוניות בתדר גבוה גורמות לתок להתרכז על פני המשטח של המוליך, תופעה הידועה כ"אפקט עור". אפקט עור מגביר את ההתנגדות האפקטיבית של המוליך, מה שגורם להפסדי העברה גבוהים יותר.
2. התאמה לאביזרים
טרנספורמרים ומכונות: רוב הציוד החשמלי, כגון טרנספורמרים ומכונות, מתוכנן עבור ורטוס סינוסואידליים. ורטוס סינוסואידליים מבטיחים שהמכשירים הללו פועלים באופן אופטימלי, משפרים את היעילות ומאריכים את חיי השימוש שלהם.
מכשירי הגנה: מכשירי הגנה כמו רליסים ואביזרים מגינים אחרים גם הם מתוכננים עבור ורטוס סינוסואידליים. ורטוס מרובעים יכולים לגרום למכשירים הללו להתנהג בצורה לא נכונה, מה שמגביר את הסיכון לבטיחות ולאמינות של המערכת.
3. הפרעות אלקטרומגנטיות
הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI): הרמוניות מסדר גבוה בוורטוס מרובעים גורמות להפרעות אלקטרומגנטיות חזקות, המשפיעות על פעילות התקנים האלקטרוניים הסובבים. לדוגמה, תקשורת רדיו, ציוד רפואי ומחשבים עשויים לחוות הפרעות.
הפרעות קרינה: השוליים המטפסים והנופלים במהירות בוורטוס מרובעים מפיקים קרינה אלקטרומגנטית חזקה, שמתבטאת במיוחד בקווי העברה למרחקים ארוכים, ועשויים לגרום לשיבוש במכשירים ולהטעויות בהעברת נתונים.
4. יציבות מערכת
זיהום הרמוני: רכיבי ההרמוניות בוורטוס מרובעים מזוהמים את מערכת החשמל, משפיעים על יציבות הרשת ואיכות החשמל. הרמוניות יכולות לגרום לעיוות מתח, תנודות בתדר ועוד בעיות, המובילות לחימום יתר ושיבוש בציוד.
עוצמה ריאקטיבית: הרמוניות גם מגברות את דרישת העוצמה הריאקטיבית של המערכת, מפחיתות את מקדם החשמל ומגדילות את עומס המערכת, מה שיכול לגרום לירידת מתח והעמסת יתר על הציוד.
5. בקרה ומדידה
דיוק מדידה: ורטוס סינוסואידליים קלים יותר למדידה ובקרה מדויקת. מכשירי מדידה ומידלות סטנדרטיים של חשמל מתוכננים עבור ורטוס סינוסואידליים, מספקים נתונים מדויקים יותר.
אלגוריתמי בקרה: רבים מאלגוריתמי הבקרה והלוגיקה ההגנתית במערכות חשמל מתוכננים בהנחה של ורטוס סינוסואידליים. ורטוס מרובעים יכולים לגרום לאלגוריתמים הללו להיכשל או לייצר שגיאות.
6. מרחק העברה
העברה למרחקים ארוכים: ורטוס סינוסואידליים מתאימים יותר להעברה למרחקים ארוכים. קווי העברה למרחקים ארוכים משתמשים לעתים קרובות בהעברה בתדר גבוה, וורטוס סינוסואידליים יכולים לשמור טוב יותר על מתח וזרם יציבים, מפחיתים את הפסדי ההעברה.
סיכום
הסיבות לכך שהקווי העברת חשמל אינם משתמשים בוורטוס מרובעים ומעדיפים ורטוס סינוסואידליים כוללות:
יעילות והפסדים: ורטוס סינוסואידליים מפחיתים את זיהום ההרמוניות ואת אפקט העור, משפרים את יעילות ההעברה.
התאמה לאביזרים: ורטוס סינוסואידליים מבטיחים שהציוד החשמלי פועל באופן אופטימלי, משפרים את היעילות ומאריכים את חיי השימוש.
הפרעות אלקטרומגנטיות: ורטוס סינוסואידליים מפחיתים הפרעות אלקטרומגנטיות, מגינים על פעילות התקנים האלקטרוניים הסובבים.
יציבות מערכת: ורטוס סינוסואידליים מפחיתים את הזיהום ההרמוני, משפרים את יציבות הרשת ואיכות החשמל.
בקרה ומדידה: ורטוס סינוסואידליים מאפשרים מדידה ובקרה מדויקות, מבטיחים את אמינות הבטיחות של המערכת.
מרחק העברה: ורטוס סינוסואידליים מתאימים יותר להעברה למרחקים ארוכים, מפחיתים את הפסדי ההעברה.
