کیفیت توان توانایی مطابقت با توان الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده را تعیین می کند. همگام سازی فرکانس و ولتاژ فاز با شبکه برق امکان عملکرد مطلوب را بدون افت کیفیت قابل توجه می دهد. بدون کیفیت توان مناسب، تجهیزات الکتریکی ممکن است به درستی کار نکنند، خرابی های نابهنگام را تجربه کنند یا حتی به طور کامل از کار بیفتند. دلایل و راه های مختلفی برای کاهش کیفیت توان وجود دارد.

صنعت برق شامل تولید، انتقال و در نهایت توزیع برق به مصرف کنندگان نهایی است. الکتریسیته از طریق سیم ها برای تامین بار نهایی جریان می یابد. کیفیت توان از تولید تا مصرف به پارامترهای مختلفی مانند آب و هوا، تولید، تقاضا و موارد دیگر بستگی دارد و فرصت‌های زیادی را برای کاهش کیفیت توان فراهم می‌کند.

ولتاژ به کیفیت توان بیشتر از قدرت یا جریان حساس است.

پایداری فرکانس برخی از شبکه های برق بزرگ

فهرست

1 معرفی
2 کیفیت توان چیست:

معرفی

کیفیت توان گاهی اوقات با شاخص های خاصی مانند:

تداوم عملیات
تغییرات بزرگی ولتاژ
جریان ها و ولتاژهای گذرا
بزرگی هارمونیک های توان الکتریکی

همراه است. اگر به کیفیت توان به عنوان یک مشکل سازگاری نگاه کنیم: آیا تجهیزات متصل به شبکه با موارد احتمالی شبکه مطابقت دارد؟ مشکلات سازگاری همیشه حداقل دو راه حل دارند: قطع برق یا ساخت تجهیزات انعطاف پذیرتر.

تحمل تجهیزات پردازش داده در برابر تغییرات ولتاژ اغلب توسط منحنی CBEMA تعیین می شود که مدت و میزان تغییرات ولتاژ را در اختیار ما قرار می دهد. برخی از مراجع رایج کیفیت توان عبارتند از: IEEE 1250-1995، IEEE 1100-1999، و IEEE 446-1995.

در حالت ایده آل، شرکت برق ولتاژ AC را به صورت سینوسی با بزرگی و فرکانس مطابق با استانداردهای ملی یا مشخصات سیستم با امپدانس صفر در تمامی فرکانس ها تامین می کند.

برخی از راه هایی که منجر به کاهش کیفیت توان برق می شود عبارتند از:

تغییرات در محدوده ولتاژ یا RMS برای انواع مختلف تجهیزات مهم است.
هنگامی که ولتاژ RMS بیش از ۱۰-۸۰٪ ولتاژ نامی برای نیم سیکل تا ۱ دقیقه باشد، این رویداد “swell” (Sag) نامیده می شود.
در وضعیت “انصراف”، برعکس است: ولتاژ RMS 10-90٪ کمتر از ولتاژ اسمی برای نیم سیکل است.
تغییرات تصادفی یا تکراری ولتاژ RMS بین ۹۰ تا ۱۱۰ درصد اسمی می تواند باعث ایجاد پدیده ای به نام “سوسو زدن” در تجهیزات روشنایی شود. فلیکر یک تغییر سریع قابل مشاهده در سطح نور است. تعریف مشخصات نوسانات ولتاژ که منجر به سوسو زدن نور مرئی می شود، موضوع تحقیقاتی در حال انجام است.
افزایش ناگهانی و بسیار کوتاه ولتاژ را “سرج” یا “گذرا” می نامند که معمولاً در اثر خاموش شدن ناگهانی بارهای بزرگ ایجاد می شود یا در هنگام رعد و برق یا سوئیچینگ بسیار شدید رخ می دهد.
“افت ولتاژ” زمانی است که ولتاژ به مدت بیش از یک دقیقه به زیر ۹۰ درصد مقدار اسمی کاهش یابد. عبارت Brownout توصیف مناسبی برای افت ولتاژ است که حالتی بین بار کامل و خاموشی دارد. این اصطلاح از کم نور شدن محسوس لامپ های رشته ای در هنگام اتصال کوتاه یا … در چنین شرایطی یا بار کاهش می یابد یا حاشیه ایمنی افزایش می یابد.
“اضافه ولتاژ” زمانی است که ولتاژ بیش از ۱۱۰ درصد مقدار اسمی بیش از یک دقیقه باشد.
تغییرات در فرکانس
تفاوت در شکل موج – معمولا به صورت هارمونیک.
امپدانس فرکانس پایین غیر صفر است. (زمانی که یک بار برق بیشتری مصرف می کند)
امپدانس فرکانس بالا غیر صفر است.
همچنین ببینید:
۱۱ علتهای کاهش کیفیت توان انرژی الکتریکی چیست؟
بایدها و نبایدها در حفظ کیفیت توان بالا در شرکتهای توزیع برق
چرا کیفیت برق مهم است؟ اهمیت کیفیت توان الکتریکی (کیفیت برق) در چیست؟ راههای افزایش کیفیت توان کدامند؟
پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل)

کیفیت توان چیست:

کیفیت توان اندازه گیری این است که یک ولتاژ الکتریکی در هر زمان یا نقطه ای چقدر به کامل نزدیک است. ولتاژ الکتریکی با کیفیت بالا یک موج سینوسی است که دقیقاً آنچه را که در ولتاژ و فرکانس انتظار می رود اندازه گیری می کند. یک منبع الکتریکی با کیفیت بالا منبعی است که بتواند تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز را بدون تغییر در ولتاژ ارائه دهد. در گذشته تصور می‌شد که مسئولیت کیفیت توان مشکل شرکت‌های برق است، اما این واقعاً درست نیست. تقریباً در همه موارد، شرایطی که بر کیفیت توان تأثیر می گذارد خارج از کنترل شرکت های برق است.

از نظر تاریخی، بیشتر مشکلات کیفیت توان، مواردی در نظر گرفته می شد که بر توزیع قدرت تأثیر می گذاشت. رعد و برق، خرابی خط یا ترانسفورماتور و/یا نیازهای الکتریکی بسیار زیاد (خروجی های قهوه ای) در شبکه برق تنها چند مورد هستند. با این حال، اکثر مشکلات کیفیت توان به دلیل تغییرات تکنولوژی و نحوه استفاده از برق توسط مردم است.

با گذشت هر دهه، سازندگان تجهیزات تهویه مطبوع و کیفیت توان با مجموعه جدیدی از چالش ها مواجه می شوند. همانطور که تکنولوژی در همه صنایع تغییر می کند، نیاز به اطمینان از عدم تاثیرگذاری فناوری جدید بر سیستم های قدیمی و ایجاد مشکلات الکتریکی نیز افزایش می یابد. مشکلات کیفیت توان ناشی از این بهبود مستمر تجهیزات و کاهش هزینه، سیستم‌های حفاظت از توان بحرانی بزرگ را مجبور کرده است تا دلایل این تغییر در تجهیزات و عملکرد آنها را بررسی کنند. چندین واقعیت وجود دارد که تغییراتی را در فن آوری/توپولوژی سیستم های حفاظت از توان ایجاد می کند.

تهویه برق:

نقش سیستم های تهویه برق در گذشته محافظت از تجهیزات مشتری در برابر مشکلات کیفیت توان بود که در خارج از تاسیسات آنها رخ می داد. امروز ما همچنین باید با مشکلات کیفیت توان ناشی از تجهیزات خود مقابله کنیم.

در حالی که نیازهای برق برای تک تک تجهیزات در حال کاهش است، اعوجاج الکتریکی ناشی از منابع تغذیه جدیدتر و کارآمدتر، عملکرد سیستم الکتریکی را هم در داخل و هم در خارج از تأسیسات کاهش می‌دهد. شرکت‌های برق قادر به ارائه کیفیت بالا و قابلیت اطمینان در توان الکتریکی مورد نیاز برای برآورده کردن استانداردهای کیفیت توان روزافزون تجهیزات جدیدتر نیستند.

در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰، مشکلات بیشتر در مراکز داده بزرگ با استفاده از رایانه های حساس احساس می شد. مشکلات کیفیت توان با سیستم‌های برق اضطراری، واحدهای توزیع برق و تولید برق در محل برطرف شد. در دهه ۱۹۹۰، این مشکلات افزایش یافته و به کارخانه ها، ادارات و هر جایی که از دستگاه های حالت جامد استفاده می شود، منتقل شده است. اکنون سؤال این است که “آیا این سیستم ها می توانند با انواع جدید بار بحرانی مقابله کنند؟” در بسیاری از موارد پاسخ این است: “نه بدون تغییرات جزئی و در برخی موارد، طراحی عمده.”

مسائل فنی‌تر می‌شوند و توضیح آن برای مهندسان طراح سخت‌تر می‌شود، زیرا آنها از تغییراتی که پس از ساخت اصلی رخ می‌دهد آگاه نیستند. این سند مشکلات مربوط به هارمونیک ها را توضیح می دهد.

اثر کیفیت توان ضعیف:

کیفیت توان موضوع بسیار مهمی است که باید به آن توجه شود زیرا کیفیت ضعیف برق هزینه و در برخی موارد خرابی دارد. ما به برخی از هزینه های مستقیم و غیرمستقیم نسبت داده شده به کیفیت توان نگاه خواهیم کرد.

هزینه مستقیم از دست دادن تولید به دلیل مشکل ولتاژ است که موتور و دستگاه های کنترلی را از کار می اندازد که فرآیند تولید را متوقف می کند. این از دست دادن محصولات تولید نشده و هزینه های نیروی کار برای حذف هرگونه مواد آسیب دیده و همچنین دستمزد کارکنان پرداخت شده در زمان انتظار برای شروع مجدد فرآیند است.

هزینه غیرمستقیم جایگزینی تجهیزات دیگری است که با تغییر ولتاژ الکتریکی تحت فشار قرار می گیرند. به عنوان مثال، یک درایو موتور حالت جامد به دلیل افزایش ولتاژ در طول زمان از کار می افتد. اینها معمولاً به دلیل روشن و خاموش شدن خازن های ضریب توان برای تصحیح فاکتورهای مختلف قدرت ایجاد می شوند. با این حال، خرابی و آسیب بعدی به دستگاه نابهنگام خواهد بود، زیرا ناشی از یک سنبله نیست، بلکه به دلیل وقوع تعداد زیادی سنبله و در یک دوره زمانی مشخص است. با این نوع آسیب کیفیت توان، اجتناب از قطعی غیرممکن است.

علل بالقوه کیفیت توان ضعیف:

بارهای غیر خطی:
بارهای غیرخطی باعث ایجاد اعوجاج هارمونیک می شوند که توضیح آن سخت ترین مشکل است. ما باید پیشینه ای در زمینه برق الکتریکی ایجاد کنیم.

برق در ایالات متحده با فرکانس ۶۰ هرتز (هرتز) تامین می شود و توسط ژنراتورهای دوار تولید می شود. محرک اصلی این ژنراتورها می تواند آب (آب)، بخار زغال سنگ، نفت یا هسته ای باشد. در تمام موارد، محرک اولیه یک نوع انرژی را به انرژی دورانی (گشتاور) تبدیل می کند. سپس این انرژی دورانی به ژنراتور اعمال می شود که آهنربا را در میدان الکتریکی می چرخاند. سرعت هایی که آهنربا می چرخد، فرکانس ولتاژ الکتریکی تولید شده را تعیین می کند. در ایالات متحده، ۶۰ دور در هر ثانیه یا ۶۰ هرتز است. در کشورهای دیگر ممکن است ۵۰ دور در ثانیه (۵۰ هرتز) باشد.

هر چرخه یا چرخش یک ولتاژ تولید می کند که از صفر ولت شروع می شود و در ¼ یک دور (۹۰ درجه) به حداکثر مقدار مثبت افزایش می یابد و سپس در ½ دور (۱۸۰ درجه) به صفر ولت کاهش می یابد. سپس در جهت منفی به مقدار حداکثر ¾ دور (۲۷۰ درجه) افزایش می یابد، سپس به صفر یک دور کامل کاهش می یابد. این یک چرخه است و در هر ثانیه ۶۰ بار تکرار می شود. شکل موج ولتاژ یک موج سینوسی و شامل ۳۶۰ درجه الکتریکی است.

در یک بار خطی، جریان کشیده شده توسط بار به ولتاژ بستگی دارد. بار خطی به عنوان بار مقاومتی نیز شناخته می شود. برخی از نمونه های بارهای مقاومتی بخاری ها و چراغ ها هستند.

شکل ۱:
هر سیکل ژنراتور ولتاژی تولید می کند که از صفر تا حداکثر متغیر است. با افزایش ولتاژ، جریان افزایش می یابد. به یک دیمر فکر کنید. همانطور که دیمر را بالا می برید، ولتاژ نور را افزایش می دهید. افزایش ولتاژ باعث جریان بیشتر و روشن شدن نور می شود. اگر دیمر را از جهت دیگر بچرخانید، ولتاژ و جریان کاهش می یابد و نور کم می شود. این یک پاسخ خطی است که راه دیگری برای گفتن جریان (نور) پاسخ مستقیم به مقدار ولتاژ است.

در گذشته بیشتر بارهای الکتریکی بارهای خطی بودند. این همان چیزی است که «برون‌آوت‌ها» را برای شرکت‌های خدمات شهری جذاب کرده است. اگر شرکت برق ولتاژ را کاهش دهد، جریان نیز کاهش می یابد و کل توان مورد نیاز آنها کاهش می یابد.

این ما را به بارهای غیرخطی می رساند. بار غیر خطی زمانی است که مقدار جریانی که تجهیزات از شبکه می‌کشند به ولتاژ برق وابسته نباشد. یکی از اولین بارهای غیرخطی بزرگ در استفاده رایج، یو پی اس استاتیک بود.

وظیفه UPS ارائه ولتاژ خروجی تنظیم شده به بار بحرانی بود. هنگامی که شرکت برق ولتاژ را کاهش داد، UPS باید جبران می کرد. این با تقاضای جریان بیشتر انجام شد زیرا شرکت برق ولتاژ را کاهش داد. این نوع عملیات به کیلووات ثابت معروف است. یکی از عناصر کلیدی یک UPS این است که مطمئن شوید بار هرگز خرابی نمی بیند.

روشی که یک یو پی اس ولتاژ پایین را جبران می کند، قرار دادن یک سوئیچ سرعت بسیار بالا بین خود و برق است. در سیستم های بزرگ سوئیچ یک SCR است که زمانی روشن می شود که توان موجود برابر با توان مورد نیاز بار باشد. اگر ولتاژ ورودی کاهش یابد، SCR برای مدت طولانی تری زودتر روشن می شود و همان مقدار توان را می گیرد. اگر قدرت کافی وجود نداشته باشد، UPS از یک باتری برای جبران تفاوت استفاده می کند. در سیستم‌های کوچک‌تر، ترانزیستورها به جای SCR استفاده می‌شوند، اما به همین شکل عمل می‌کنند.

پاسخ غیر خطی فقط به این معنی است که توان با بار متفاوت است و نه ولتاژ. در یک سیستم UPS و بسیاری دیگر از بارهای غیرخطی با توان بالا، سوئیچینگ SCR تنها یک بار در هر سیکل ولتاژ اتفاق می افتد.

منابع تغذیه سوئیچ حالت:

یکی از پیشرفت های عمده در طراحی منبع تغذیه، منبع تغذیه حالت سوئیچ است. این دستگاه های جدید هزینه کمتری دارند، انرژی کمتری مصرف می کنند و مشکلاتی ایجاد می کنند. برای درک اینکه چرا منابع تغذیه حالت سوئیچ در جایی که منابع قدیمی وجود ندارند مشکلی هستند، پیشینه ای در مورد منابع تغذیه ضروری است. در این بخش تفاوت های موجود در منابع تغذیه قدیمی را در مقایسه با منبع تغذیه های مورد استفاده امروز توضیح خواهیم داد.

اولین نسل از منابع تغذیه خطی بودند. شماتیک اصلی در زیر نشان داده شده است. منبع تغذیه یک هدف دارد، و آن تبدیل جریان متناوب (AC) ارائه شده توسط برق به جریان مستقیم (DC) مورد استفاده توسط سیستمی است که در آن نصب شده است. یک منبع خطی چهار بخش عمده داشت. بخش اول ترانسفورماتور است که ولتاژ تغذیه را به ولتاژ کمتری برای منطق کامپیوتر کاهش می دهد (تغییر می دهد). ترانسفورماتورهای معمولی ولتاژ منبع تغذیه ۱۲۰ VAC را به ۲۴ ولت AC کاهش دادند.

سپس ولتاژ تبدیل شده به یکسو کننده ها (دیودها) در بخش دوم ارسال می شود تا AC به DC تبدیل شود. ولتاژ DC هنوز یک موج AC داشت. سپس ولتاژ تصحیح شده توسط بخش سوم فیلتر شد تا با منطق قابل استفاده باشد. فیلتر نهایی ولتاژ DC خام توسط خازن نشان داده شده در بالا انجام شد. خازن ولتاژ برق اصلاح شده را به ولتاژ DC درجه منطقی هموار کرد. منطق بدون ولتاژ تغذیه DC تنظیم شده پایدار به درستی کار نخواهد کرد.

شکل ۲:
بخش چهارم منبع تغذیه، تنظیم کننده ولتاژ است. رگولاتور ولتاژ دستگاهی است که ولتاژهای تغذیه متفاوت از برق را جبران می کند. تحمل توان کامپیوترهای اولیه اجازه عملکرد صحیح از منبع ولتاژ را می داد که از ۸% کم تا ۶% زیاد متغیر بود. این تغییرات به دلیل تغییر تقاضاها در مورد ابزار رایج بود. اوج بار در فصول تهویه مطبوع و گرمایش باعث کاهش و نوسانات ولتاژ می شود.

رگولاتور ولتاژ را می توان مانند تنظیم کننده هوا در مخزن غواصی نگاه کرد. غواص هوای پرفشار را در یک مخزن روی پشت خود حمل می کند و رگولاتور فشار را تا حدی کاهش می دهد که غواص بتواند تنفس کند. اگر رگولاتور نبود فشار زیاد باعث انفجار غواص می شد. تنظیم کننده ولتاژ نیز به همین صورت عمل می کند. خروجی DC بالا از یکسو کننده ها به سطح راحت برای استفاده توسط منطق کاهش می یابد. اگر ولتاژ DC تنظیم نشده به منطق کامپیوتر داده شود، از کار می افتد.

اصطلاح خطی به پاسخ منبع تغذیه در طول تغییرات ولتاژ ورودی اشاره دارد. هنگامی که ولتاژ ورودی تغییر می کند، خروجی DC یکسو کننده ها به همان درصد ولتاژ تغذیه افزایش یا کاهش می یابد. اگر ولتاژ تغذیه بیش از حد افزایش یابد، ولتاژ DC خام در ورودی به رگولاتور می تواند از توانایی رگولاتور برای محافظت از منطق در برابر ولتاژهای بالا فراتر رود.

تنظیم کننده ولتاژ با عمل به عنوان یک سوپاپ، DC تنظیم نشده یا خام را به ولتاژ منطقی کاهش می دهد. برای اینکه رگولاتور به درستی کار کند، ولتاژ ورودی همیشه باید چندین ولت بیشتر از ولتاژ منطقی باشد. در این مثال، ولتاژ منطقی پانزده ولت و ولتاژ DC خام ۲۸ ولت است. برای اینکه رگولاتور به درستی کار کند، ورودی هرگز نباید کمتر از ۱۸ ولت باشد.

شکل ۳:
با حداقل ولتاژ ورودی DC 18 VDC و تحمل ولتاژ از +۶ تا -۸٪، منبع تغذیه با نوسان ولتاژ ۱۱٪ کار می کند. این بدان معنی است که ورودی اسمی ۱۱۰ VAC می تواند از ۱۱۶ VAC تا ۱۰۱ VAC بدون مشکل تغییر کند. اگر تغییرات عادی بیشتر از ۱۱ درصد باشد، یک مرکز داده باید تهویه برق را نصب کند. در اولین کامپیوترها، این منبع تغذیه معمولی بود و مشکلاتی وجود داشت. منبع تغذیه خطی گرما تولید می کرد و به تغییرات ولتاژ پاسخ آهسته داشت. ترانسفورماتور و تنظیم کننده ولتاژ هر دو گرما تولید می کنند که اگر اتاق خنک نشود، می تواند به منطق کامپیوتر آسیب برساند.

پیشرفت‌ها در تنظیم‌کننده‌های ولتاژ و دستگاه‌های سوئیچینگ برق، پیشرفت‌های عمده‌ای را در اواخر دهه ۱۹۷۰ ایجاد کرد و زمینه تامین برق را متحول کرد. همانطور که در شکل ۳ بالا مشاهده می کنید، منبع تغذیه بسیار ساده شده است. ترانسفورماتورها حذف شدند و تنظیم کننده ولتاژ با یکسو کننده ها ترکیب شد.

این عملیات بر اساس اصولی بود که می‌توان برق و نه ولتاژ را تنظیم کرد. اگر بپذیرید که ولتاژ همان فشار و جریان همان جریان است، می توان به توان به عنوان حجم نگاه کرد. قدرت مقدار انرژی است که مصرف می شود همانطور که مقدار آب توسط فشار آب کنترل می شود و مدت زمانی که شیر را باز می کنید. هر چه ولتاژ (فشار) بیشتر باشد، الکترون‌های بیشتری جریان می‌یابند (جریان) و انرژی بیشتری مصرف می‌شود.

منابع تغذیه جدید حالت سوئیچ بدون ترانسفورماتور با باز کردن یک شیر (سوئیچ) و اجازه دادن جریان مثبت به منبع تغذیه کار می کنند. سوئیچ در هر ثانیه چندین هزار بار روشن می شود که توانایی پاسخگویی به ولتاژهای ورودی در حال تغییر را بسیار بهبود می بخشد. کلید منبع تغذیه اکنون شانس زیادی برای اصلاح ولتاژ خروجی در هر سیکل دارد. منبع تغذیه خطی فقط می توانست ۶۰ بار در هر ثانیه یا یک بار در هر سیکل واکنش نشان دهد. زمان روشن بودن سوئیچ نسبت به طول چرخه بسیار کوتاه است.

smps خروجی فیلتر نشده - کیفیت توان — SMPS خروجی فیلتر نشده – کیفیت توان

شکل ۴:
این شکل یک خروجی معمولی از منبع تغذیه حالت سوئیچ را بدون فیلتر نشان می دهد. هنگامی که کلید روشن است، انرژی از منبع گرفته می شود و ولتاژ به ولتاژ خط افزایش می یابد. هنگامی که کلید خاموش است، ولتاژ به صفر می رسد. افزودن یک فیلتر به منبع تغذیه اجازه می‌دهد تا زمان روشن و خاموش شدن را به طور میانگین محاسبه کند تا ولتاژ DC را برای استفاده توسط منطق کامپیوتر صاف کند. نتیجه نهایی منبع تغذیه ای است که نیازی به ترانسفورماتور ندارد و می تواند با طیف وسیعی از ولتاژهای ورودی سازگار شود. SMPS می تواند زمان روشن شدن سوئیچ را به مدت طولانی تری در زمانی که ولتاژ خط کم است و زمان روشن تر زمانی که ولتاژ خط بالا است، تنظیم کند.

منابع تغذیه حالت سوئیچ بسیاری از مشکلاتی را که رایانه ها با منبع تغذیه خطی با آن مواجه بودند حل کردند. با این حال، مشکلاتی در سیستم های الکتریکی و تهویه کننده های برق مرتبط با منابع تغذیه سوئیچینگ وجود دارد. برق گرفته شده از منبع الکتریکی به طور یکنواخت کشیده نمی شود. پالس ها (به موقع) بارها در هر چرخه، با فرکانس بالاتر از ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده شرکت های برق، رخ می دهند.

تعداد دوره های “روشن” به عنوان نرخ تکرار پالس شناخته می شود و زمانی که سوئیچ روشن است، عرض پالس است. سرعت تکرار معمولاً در چند برابر فرکانس خط است. این اجازه می دهد تا تعداد پالس های زوج در هر سیکل وجود داشته باشد. اصطلاح هارمونیک به مضرب خاصی از فرکانس خط اشاره دارد که جریان از منبع گرفته می شود. شکل ۶ در صفحه بعد نشان می دهد که چگونه هارمونیک سوم (۱۸۰ هرتز) دارای سه سیکل برای هر یک از سیکل های اصلی (۶۰ هرتز) است. هارمونیک هفتم (۴۲۰ هرتز) هفت سیکل برای هر یک از پایه ها دارد. اگر منبع تغذیه در هر سیکل هفت بار کلید خود را روشن کند، منبع تغذیه جریان (قدرت) را در هارمونیک هفتم می گیرد.

اثر منابع تغذیه فرکانس بالا فشار دادن سیستم الکتریکی است. ترانسفورماتورها، قطع کننده های مدار و سایر دستگاه های الکتریکی به گونه ای طراحی شده اند که در فرکانس خاصی کار کنند. اگر به هر قطعه ای از تجهیزات نگاه کنید، ولتاژ، فرکانس و توان آن در پلاک نام سازنده ذکر شده است. هنگامی که از ترانسفورماتورها، قطع کننده های مدار، یو پی اس و سایر سیستم ها خواسته می شود که c غیرخطی را تامین کنند

هنگامی که از ترانسفورماتورها، قطع کننده های مدار، یو پی اس و سایر سیستم ها خواسته می شود تا جریان های غیرخطی را تامین کنند، عملکرد آنها می تواند متفاوت از انتظار باشد.

در ایالات متحده، قانون ملی برق (NEC) روش صحیح (ایمن) نصب سیستم های الکتریکی را تعریف می کند. هیئت کد برق و مهندسان برق فرض می کنند که سیستم های الکتریکی که ما به سیستم برق وصل می کنیم خطی هستند و فرکانس بالایی ندارند. کدها همیشه به دلیل تغییر در منابع تغذیه، چه در مراکز داده و چه در سایر مناطق دارای سیستم های الکترونیکی تغییر می کنند.

همچنین ببینید:

شکل ۵:
بیشترین تأثیر فرکانس های بالا گرمایش است. گرمایش در سیم ها، مجراها، قطع کننده های مدار و ترانسفورماتورها رخ می دهد. در مراکز داده، برخی از مشکلات رایج تر، خرابی هادی های خنثی است. و باز شدن بدون دلیل کلیدهای مدار و خرابی ترانسفورماتور.

شکل ۶:
در صنعت تهویه برق، ما شروع به دیدن یک مشکل رایج کرده ایم. مراکز داده با واحدهای توزیع برق، مکان‌هایی برای وصل کردن سیستم‌های اضافی در حال اتمام است. آنها در حال پایان دادن به پوزیشن های قطبی هستند. این نشان می‌دهد که دستگاه‌های جدید و کوچک‌تر سیستم برق را پر می‌کنند، اما اتاق کامپیوتر را پر نمی‌کنند. این بدان معنی است که ترانسفورماتورها در حد طراحی خود کار می کنند. جریان های پالس باعث ایجاد مشکلی متفاوت از مشکل فرکانس بالا می شود.

ضریب تاج Crest - کیفیت توان — ضریب تاج Crest – کیفیت توان

شکل ۷:
هنگامی که یک منبع تغذیه سوئیچینگ پالس های جریان را می گیرد و چندین منبع تغذیه همگی همزمان روشن می شوند، پیک جریان ها می تواند بسیار زیاد باشد. با این حال، جریان متوسط را می توان با اندازه گیری استاندارد در حد توان سیستم قدرت مشاهده کرد. اصطلاحی که جریان اوج (قدرت) را تعریف می کند، یک ضریب تاج (Crest) است.

شکل ۷ دو شکل موج را نشان می دهد. اولی یک جریان معمولی است که اکثر سیستم های قدرت انتظار دارند و دومی پالسی است که از نظر زمان کوتاهتر (در پایه کوچکتر) اما در اوج بالاتر است. هر دو شکل موج دارای قدرت یکسانی هستند اما یکی از آنها بیشتر از دیگری به سیستم الکتریکی فشار می آورد.

شرایط قدرت:

موج سینوسی شکل موج معمولی یک ژنراتور ولتاژ تولید می کند.
اوج حداکثر دامنه شکل موج.
میانگین میانگین مجموع پیک های لحظه ای شکل موج (۰٫۶۳۷ x پیک در موج سینوسی)
RMS مقدار مؤثر یا گرمایش شکل موج، مقدار کار (۰٫۷۰۷ x پیک در یک موج سینوسی)
Crest Factor نسبت پیک به مقدار RMS شکل موج. (پیک یا حداکثر جریان مورد نیاز)
Skin Effect تمایل الکترون ها به حرکت بر روی سطح رسانا در فرکانس های بالا.
امپدانس مقاومت AC در برابر جریان جریان.
بار خطی باری است که انرژی را به میزان مستقیمی متناسب با ولتاژ اعمال شده به سیستم مصرف می کند.
بار غیر خطی باری که توان مصرفی مستقل از ولتاژ اعمال شده به سیستم را دارد.
هارمونیک مضرب فرکانس خط
اعوجاج هارمونیک اعوجاج ناشی از جریان کشیده شده در فرکانس های بالاتر از فرکانس خط

منبع:
https://pscpower.com/what-is-power-quality/

مطالع بیشتر:

اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) | تجزیه و تحلیل کیفیت توان | جزیره ای شدن شبکه توزیع برق | اهمیت کیفیت توان الکتریکی | کیفیت توان (کیفیت برق)