اليوم: السبت 8 مايو 2021 , الساعة: 9:42 ص


اعلانات
محرك البحث


قدرة التيار المتردد القدرة الفعالة وغير الفعالة

آخر تحديث منذ 1 ساعة و 29 دقيقة 365 مشاهدة

عزيزي زائر الموقع تم إعداد وإختيار هذا الموضوع قدرة التيار المتردد القدرة الفعالة وغير الفعالة فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 08/05/2021

القدرة الفعالة وغير الفعالة


في الدوائر البسيطة ل التيار المتردد لتيار المتردد والتي تتكون من مصدر وحمل خطي تكون موجة كل من الجهد و التيار منحنى الجيب موجة جيبيبة . وإذا كان الحمل عبارة عن مقاومة وموصلية كهربائية مقاومات فقط فإن موجة الجهد تتناسب مع التيار تناسبا طرديا , وعندما يكون الجهد مساويا للصفر يصبح التيار أيضا مساويا للصفر تبعا ل قانون أوم , ويتم التعبير عنها كالتالي


R frac U I ext const. quad U Rcdot I quad I frac U R


وبذلك تكون القدرة الكهربية المتولدة من مرور تيار كهربي في حمل مكون من مقاومة وموصلية كهربائية مقاومات هي قدرة فعالة فقط طبقا للمعادلة التالية


P Ucdot I frac U^2 R I^2cdot R


ويتحول جزء من هذة القدرة إلى قدرة حرارية ويؤدي ذلك إلى سخونة المقاومات .

Widerstand_Zeiger.svg المعاوقة كمتجه لعدد مركب .

أما إذا كان حمل الدائرة الكهربائية يحتوي على مكثف (كهرباء) مكثفات أو ملفات , فإن الفرق بين طور الجهد وطور التيار يصل إلى 90 درجة .

ولدراسة القدرة الكهربائية القدرة في هذة الحالة يتم تقسيم الموجة , ففي نصف الموجة الأول يكون حاصل ضرب كل من التيار و الجهد موجب , بينما يكون حاصل الضرب سالب في نصف الموجة الآخر . وبذلك يكون متوسط القدرة الفعالة بصفر , ولا يوجد تدفق صافي للقدرة في الدورة الواحدة . وتكون القدرة المنتقلة هي قدرة غير فعالة فقط .


في الحياة العمليه تكون الأحمال عباره عن خليط من المقاومات و الملفات و المكثفات ولذلك يتولد كل من القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة . ويتم تعريف القدرة الظاهرة بأنها الجذر التربيعي لحاصل ضرب كل من الجهد و التيار .


ويستخدم مهندس الكهرباء قيمة القدرة الظاهرة عند تصميم وتشغيل أي نظام كهربي . لأنه بالرغم من أن القدرة الفعالة لا تؤثر تأثير مباشر على الحمل الكهربائي الحمل إلا انها تعمل على تسخين الموصلات وإهدار قدرا كبير من الطاقة على هيئة حرارة . ويتم إستخدام هذة القيمة أيضا في تحديد سمك الموصل المطلوب لنقل التيار ( لأنه إذا تم إستخدام سمك موصل غير مناسب على تيار كهربي كبير فسينصهر الموصل ) , وحجم كل من المحولات و المولد الكهربي المولدات المطلوبة في الشبكة , لضمان جودة وإستمرارية الخدمة والحفاظ على الشبكة من الإنهيار أو انقطاع الطاقة إنقطاع التيار الكهربي .


ويتم إستخدام قيمة كل من القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة لتحديد معامل القدرة الخاص بالنظام , ويتم الحرص على أن تكون قيمة هذا المعامل أكبر ما يمكن حيث أنه كلما زاد معامل قدرة النظام يؤدى ذلك إلى زيادة القدرة الفعالة وخفض كل من القدرة غير الفعالة ومفاقيد الشبكة .


يتم إستخدام المكثفات في الشبكة لتوليد قدرة غير فعالة للشبكة بينما يتم إستخدام الملفات لإستهلاكها . وفي حالة المكثفات تكون موجة التيار الكهربي تابعه لموجة الجهد بزاوية 90 درجة . بينما في حالة الملفات تكون موجة التيار الكهربي سابقه لموجة الجهد بزاوية 90 درجة . Importance of Reactive Power for Syst


File DiagramaPotenciasWPde P هي القدرة الفعالة , Q هي القدرة غير الفعالة , S هي القدرة الكلية , < >د† هي الزاوية بين التيار و الجهد


ويستخدم المهندسين هذة القيم لوصف تدفق الطاقة في النظام



  • القدرة الفعالة < >Definition of Active Power in the International Electrotechnical Vocabulary] وتسمى أيضا بالقدرة الحقيقية IEEE 100 the authoritative dictionary of IEEE standards terms.-7th ed.< > ISBN 0-7381-2601-2, ورمزها P< > وتقاس ب الواط] ( W< > ) .

  • القدرة غير الفعالة ورمزها Q< > وتقاس ب الفولت أمبير التفاعلي ( VAR< > ) .

  • القدرة الكلية ورمزها S< > وتقاس ب الفولت أمبير ( VA ) .

  • القدرة الظاهرة ورمزها S< > وهي معيار (رياضيات) معيار لقيمة القدرة الكلية وتقاس ب الفولت أمبير ( VA ) .

  • د†< > وهي الزاوية بين التيار و الجهد .


وبالرغم من أن القدرة الفعالة لا تنقل أي طاقة إلى الحمل إلا ان لها دور كبير في الشبكة الكهربائية ونقص قيمتها قد يؤدي إلى حدوث انقطاع الطاقة انقطاع للتيار الكهربي وهذا ما حدث في مشكله الطاقة في الولايات الشمالية للولايات المتحدة عام 2003 . August 14, 2003 Outage - Sequence of Events



لفهم ما يحدث داخل الشبكة الكهربائية يجب فهم هذة القيم جيدا , والعلاقة التي تجمعهم هي

S< > P< > + jQ< >



حيث j< > هي وحدة تخيلية الوحدة التخيلية .


معامل القدرة


معامل القدرة هو النسبة بين القدرة الفعالة إلى القدرة الظاهرية . وهو مساوِ ل جيب تمام زاوية الطور . وعند وجود أكثر من نظام يرسلوا نفس قيمة القدرة الفعالة , فإن النظام الذي يتملك معامل القدرة معامل قدرة أقل سيكون به أعلى خسائر وذو كفاءة أقل .


القيمة العظمي لمعامل القدرة تساوي 1 عندما يكون لل تيار كهربائي تيار و الجهد نفس طور الموجة الطور , ويكون بقيمة صغرى وتساوي صفر عندما يكون الفرق بين طور موجة طور تيار متردد التيار و الجهد 90 .


فكلما قلت زاوية طور الموجة الطور كلما كان معامل القدرة أكبر مما يؤدي إلى زيادة قيمة القدرة الظاهرية وتقليل قيمة القدرة غير الفعالة .

File Increased power factor frameless 398x398


والعكس صحيح كلما كان الفرق بين زاوية التيار وزاوية الجهد كبير كلما قلت قيمة كلا من معامل القدرة و القدرة الظاهرية وإزدادت قيمة القدرة غير الفعالة .

File Decreased power factor frameless 409x409


ويوجد حالتين لوصف معامل القدرة وهي إما أن التيار يسبق الجهد , أو ان الجهد يسبق التيار .

File Lagging-Leading frameless 587x587


وفي حالات الموجات الجيبية تكون معامل القدرة هو جيب تمام زاوية الطور . أي أنه جيب تمام الفرق بين زاوية الجهد وزاوية التيار (د†) . وصيغته الرياضيه هي cos phi .

S^2 P^2+Q^2

S sqrt P^2+Q^2

power factor cos heta frac P, real power S, apparent power

مثال


عندما تكون القدرة الفعالة لنظام ما 700 واط , وزاوية الطور (د†) تساوي 45.6° فإن cite web AC power calculation url http //encon.fke.utm.my/courses/see1023/AC_CircuitAnaysis2.ppt deadurl yes archiveurl https //web.archive.org/web/ 0618165213/http //encon.fke.utm.my/courses/see1023/AC_CircuitAnaysis2.ppt archivedate June 18, 091123 encon.fke.utm.my (google cache)

معامل القدرة

nowrap cos(45.6°) & 61 0.700


وتكون القدرة الظاهرية

0.7/700 1000VA


وعلى سبيل المثال , عندما يكون معامل قدرة نظام ما 68 فهذا يعني أن القدرة الفعالة التي يستفيد منها المستخدم هي 68 فقط , بينما باقي القدرة والتي تكون قيمتها 32 هي قدرة غير فعالة لا دور لها سوى توليد المجال المغناطيسي اللازم لعمل الأحمال الحثية .

القدرة غير الفعالة


القدرة غير الفعالة هي القدرة التي يستهلكها الحمل الكهربائي الحمل من دون أن تتحول إلى قدرة نافعة . مثل القدرة المستهلكة في مغنطة الملفات في المحركات الحثية هي قدرة غير فعالة لأن المحرك يستهلكها من دون أن تترجم إلى حركة ، وهي حاصل ضرب الجهد في التيار في جيب الزاوية بين موجة الجهد وموجة التيار .


في دوائر التيار المستمر يكون للتيار والجهد نفس طور موجة الطور وبالتالي تكون القدرة المتولدة ذات إتجاه واحد فقط وهي إتجاة القدرة الفعالة . بينما في دوائر التيار المتردد والتي تحتوي على مكثف (كهرباء) مكثفات و ملفات يختلف طور الجهد عن طور التيار وبالتالي تكون القدرة المتولدة لها إتجاهين واحد للقدرة الفعالة والآخر للقدرة غير الفعالة True, Reactive, and Apparent Power Power Factor - Electronics Textbook] .
ويتم إستخدام المكثفات لتوليد القدرة الغير فعالة اللازمة لل حمل كهربي حمل , وهذة الطريقة لا توفر الطاقة لأن القدرة غير الفعالة لا تبذل شغل , ولكن تقوم بتقليل التيار المار في أبراج النقل] .



الأحمال الحثية والسعوية


يتم تخزين الطاقة في شكل مجال مغناطيسي أو مجال كهربي كما يحدث في المحركات و المكثفات ويسبب ذلك إزاحة بين موجة التيار وموجة الجهد http //web.media.mit.edu/~dolguin/mas961/loads.html.


فمثلا يقوم المكثف بتخزين الطاقة الكهربائية أو الشحنة الكهربائية لفترة من الزمن على شكل مجال كهربائي . وتكون قيمة المقاومات والتيارات كالتالي


egin


X & -frac 1 omega C -frac 1 2pi f C \

Z & frac 1 jomega C -frac j omega C -frac j 2pi f C

end

I C frac dV dt -omega C V_ ext 0 sin(omega t)




I - I_ ext 0 sin( omega t ) I_ ext 0 cos( omega t + 90^circ )




Q frac X_C R_C frac 1 omega C R_C ,



بينما يتم إستخدام الملفات لزيادة تدفق سيل التيار في دائرة الموصل . وتكون المعادلات كالتالي


X_mathrm L frac V_mathrm P I_mathrm P frac 2 pi f L I_mathrm P I_mathrm P

X_mathrm L 2 pi f L

E_mathrm stored 1 over 2 L I^2

E int_ t_0 ^ t_1 ! P(t),dt frac 1 2 LI(t_1)^2 - frac 1 2 LI(t_0)^2


التحكم في القدرة غير الفعالة


تتطلب شبكات النقل التي تحتوي على مولدات تحسين القدرة غير الفعالة . فعلى سبيل المثال , في شبكة نقل المملكة المتحدة يتطلب الحفاظ على معامل القدرة بين 0.85 تابع إلى 0.90 سابق في حالة وجود مولدات طبقا لكود الشبكة . ويتم الحفاظ على توازن الطاقة وثبات الجهد طبقا للمعادلة التالية


Generator_mathrm MVARs + Syst _mathrm gain + Shunt_mathrm capacitors MVAR_mathrm D and + Reactive_mathrm losses + Shunt_mathrm reactors




وللحفاظ على هذا التوازن يجب إتحاذ إجراءات حاسمة مثل تركيب المكثفات مكثفات على التوازي , مفاعلات , ومحولات تثبت الفولت أمبير التفاعلى ,وإستخدام دوائر التحكم في الجهد .

الأنظمة غير المتزنة


بالرغم من ثبات تعريف القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة في أي نظام كهربي , يوجد إختلاف هائل حول تعريف القدرة الكلية في الأنظمة غير المتزنة , وتعتبر من أكثر العناوين التي تم تداولها في الهندسة الكهربائية . ولقد ارتبط إسمها بالعديد من العلماء والنظريات مثل الفيزيائي الأمريكي ويليام ستانلي جونيور ودراساته عن الملفات الملفات الحثية في عام 1888 . و الرياضياتي و مهندس كهربائي المهندس الكهربائي الألماني تشارلز بروتيوس شتاينميتز الذي أحدث نقلة نوعية في مجال إنتاج الطاقة الكهربائية ، بالإضافة إلى إحداثه نقله نوعية كبيرة في مجال الهندسة الكهربائية من خلال خاصية تلاكؤ التلاكؤ التي سمحت للمهندسين بصنع آلات كهربائية هندسية تحوي محرك حثي تستخدم في التصنيع والإنتاج ودراساته عن العناصر الأساسية لل هندسة الكهربائية عام 1915 .


وفي عام 1920 , حاولت الرابطة الوطنية للكهرباء الخفيفة حل هذا الإشكال والوصول إلى صيغتين مناسبتين وهما


pf P_a + P_b + P_c over S_a + S_b + S_c


و


pf P_a + P_b + P_c over P_a + P_b + P_c + j(Q_a + Q_b + Q_c)




وبالرغم من ذلك لم يتم إنهاء الإشكال , وتكونت لجنة أخري عام 1930 ولكن جهودها لم تكلل بالنجاح هي أيضا .

صيغ الأعداد الصحيحة


المقاومة الكهربية المقاومة المثالية لا تقوم بتخزين أي طاقة . ولذلك يكون طور موجة طور التيار هو نفسه طور موجة طور الجهد . ولا ينتج مرور تيار كهربي في مقاومة أي قدرة غير فعالة P S .


P S V_mathrm RMS I_mathrm RMS I_mathrm RMS ^2 R frac V_mathrm RMS ^2 R ,!



بينما في حالة المكثفات أو الملفات المثالية لا يوجد إنتقال حقيقي للطاقة . حيث تتحول الطاقة بالكامل إلى قدرة غير فعالة كما يلي


egin


P & 0 \

Q & S V_mathrm RMS I_mathrm RMS I_mathrm RMS ^2 X frac V_mathrm RMS ^2 X

end
حيث X< > هي مفاعلة كهربائية المفاعلة الكهربائية لل مكثف و الملف .



إذا تم إعتبار قية X< > موجبة لل ملف , وسالبة لل مكثف , حينها يمكن الإستغناء عن رمز القيمة المطلقة من S< > و X'' والوصول إلى الصيغة التالية




Q I_mathrm RMS ^2 X frac V_mathrm RMS ^2 X



ويتم تعريف القدرة اللحظية كما يلي


P_ ext inst (t) V(t) I(t)



حيث (V(t و (I(t هي قيم التيار والجهد في لحظة ما وتأتي من الموجات .


وهذا التعريف مفيد في كل الأوقات , حيث يتم إستخدامه مع كل الموجات سواء كانت منحنى الجيب جيبية أم لا . ويستخدم خاصة مع إلكترونيات صناعية الإلكترونيات الصناعية حيث الموجات غير الجيبية هي الشائعة .


وفي الحالة العامة , نهتم بدراسة متوسط القدرة الفاعلة خلال فترة زمنية معينة بكل أشكالها . سواء كانت في دوائر ب تردد منخفض أو في دوائر ذات تردد عالي . وذلك من خلال المعادلات التالية


P_ ext avg frac 1 t_2 - t_1 int_ t_1 ^ t_2 V(t)I(t),operatorname d t




P_ ext avg frac 1 n sum_ k 1 ^n V[k]I[k]


الأنظمة متعددة التردد


يمكن حساب جذر متوسط مربع متوسط القدرة الكهربائية (RMS) لأي موجة من خلال المعادلات التالية


egin


&Acos(omega_1t+k_1)cos(omega_2t + k_2) \

&frac A 2 cos [ (omega_1t + k_1
ight) + (omega_2t + k_2
ight)
ight] + frac A 2 cos [ (omega_1t + k_1
ight) - (omega_2t + k_2
ight)
ight] \

&frac A 2 cos [ (omega_1 + omega_2
ight)t + k_1 + k_2
ight] + frac A 2 cos [ (omega_1 - omega_2
ight)t + k_1 - k_2
ight]

end

أنظر أيضا




  • حرب التيارات .

  • نقل الكهرباء .

  • طاقة الوضع الكهربائية .

  • محول .

  • جهد المأخذ الرئيسي .



File City lights in motion 250 حزمة من أشعة التيار المتردد

قدرة كهربائية القدرة هي المعدل الزمني لتدفق الطاقة الكهربية الطاقة في الدائرة الكهربائية .

ويمكن التحكم في قيمة القدرة كما في حالة دوائر التيار المتردد التي تحتوي على عناصر تخزين لل الطاقة الكهربية طاقة الكهربية أو الشحنة الكهربائية لفترة من الزمن على شكل مجال كهربائي ك المكثفات و الملفات . إما بتقليل التيار الكهربائي نوعا ما بحيث يتناسب التيار الذي يدخل الجهاز مع معدل صرفه وهو ما يحدث مع الملفات أو لتغيير شكل موجة الجهد وهو ما يحدث مع المكثفات .

والقدرة إما أن تكون

قدرة فعاله ( قدرة حقيقية ) ويرمز لها بالرمز < >P ويتم قياسها بوحدة الواط ( < >W ) .



قدرة غير فعاله ويرمز لها بالرمز < >Q ويتم قياسها بوحدة الفولت أمبير التفاعلي ( < >VAR ) .

شاركنا رأيك

 
التعليقات

لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا

أقسام الموقع المتنوعة أوجدت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع قدرة التيار المتردد القدرة الفعالة وغير الفعالة ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 08/05/2021



شاهد الجديد لهذه المواقع
شاهد الجديد لهذه المواقع
شاهد الجديد لهذه المواقع