مفاعلات إزاحة الرنين، وجدول يُراجَع قبل نسخه، الحلقة 37

الخلاصات الرئيسية

ما الذي تخرج به

أربع أفكار تحملها معك إلى محادثة المواصفات القادمة.

رتبة التوليف ثابتة، والتردد ليس كذلك.

حساباً: رتبة التوليف n = 1 / √p تعتمد على معامل الإزاحة وحده، فهي نفسها على شبكتي 50 Hz و 60 Hz. أما تردّد التوليف f = f₁ / √p فيتحرّك مع الشبكة. فعند المعامل 7% تكون الرتبة 3.78 على الشبكتين، والتردد 189 Hz على شبكة 50 Hz و 227 Hz على شبكة 60 Hz.

افحص كل حالة تشغيل للخطوات، لا البنك الكامل فقط.

إرشاد الشركة المصنّعة EPCOS: المكثفات دون مفاعلات قد تكوّن رنيناً مع محاثة خط التغذية، وأساسها المحوّل. فافحص كل حالة تشغيل، بدخول كل خطوة أو خروجها، وأجرِ مسحاً لقيم THD-I و THD-V قبل اختيار معامل الإزاحة.

على شبكة 50 Hz، تردد 189 Hz هو معامل 7%، لا معامل 14%.

من بيانات الشركة المصنّعة: تذكر CIRCUTOR تردد 189 Hz للمعامل 7%، وتردد 134 Hz للمعامل 14% في بعض التركيبات، وكلاهما لشبكات 50 Hz. والجدول الذي يقرن 14% بتردد 189 Hz يخطئ في التردد. وكلا المعاملين يتوالف تحت الخامسة (250 Hz على شبكة 50 Hz). وعلى شبكة 60 Hz يتوالف المعامل 14% حساباً عند 160 Hz.

يُختار تصنيف المكثف فوق جهد الشبكة.

وفق بيانات الشركة المصنّعة Vishay: في دوائر المرشّحات يجب أن يكون جهد التصنيف للمكثف أعلى من جهد الشبكة. ومثال من جدول Vishay: خطوة 50 kvar بشبكة 400 V ومفاعل 7% ومكثف 440 V، والمعامل 1.125، فيكون الناتج 50 × 1.125 = 56.25 kvar مقنّنة لكل خطوة. ويتوقّف المعامل على جهد الشبكة وتصنيف المكثف وقيمة p، فاقرأه من جدول الشركة المصنّعة: فجدول Vishay لشبكة 415 V لا يتضمّن قيمة 440 V عند 7%.

المعامل نفسه

المعامل نفسه، وتردّد مختلف

حساباً: رتبة التوليف n = 1/√p ثابتة، أما تردّد التوليف f = f1/√p فيتحرّك مع الشبكة، 50 Hz أو 60 Hz.

رتبة التوليف

3.8% تتوالف فوق الخامسة، و 4.2% تحتها بقليل.

حساباً من n = 1/√p، يتوالف المعاملان 7% و 14% أسفل الخامسة بكثير، عند الرتبتين 3.78 و 2.67، وهما نفسهما على شبكتي 50 Hz و 60 Hz.

قاعدة الرتبة

دون 4% يتوالف المعامل فوق الخامسة

حساباً: رتبة التوليف n = 1/√p مضاعف للتردد f1، وتعتمد على p وحدها، فهي نفسها على شبكتي 50 Hz و 60 Hz.

اختيار p

إرشاد EPCOS: الثالثة القوية قد تشير إلى 14%

إرشاد تصميمي من الشركة المصنّعة EPCOS (2009)، لا متطلب معياري: p = 14% إذا كانت I3 أكبر من 0.2 × I5، وإلا فالمعامل 5.67% أو 7% بحسب THD-V. ويتوقف الاختيار النهائي للمفاعل على تردد الشبكة (60 Hz في السعودية)، وطيف التوافقيات، ومعاوقة النظام، وظروف الرنين، وتصنيفات المكثف والمفاعل، ومواصفات الشركة المصنّعة.

تصنيف المكثف

يُختار تصنيف المكثف فوق جهد الشبكة

وفق بيانات الشركة المصنّعة Vishay: في دوائر المرشّحات يجب أن يكون جهد التصنيف للمكثف أعلى من جهد الشبكة. مثال من جدول Vishay (بيانات الشركة المصنّعة): 50 kvar لكل خطوة، بشبكة 400 V ومفاعل 7% ومكثف 440 V. المعامل 1.125، فيكون الناتج 56.25 kvar مقنّنة لكل خطوة.

المرجع

معامل الإزاحة × 50 Hz و 60 Hz

حساباً: f = f₁ / √p و n = 1 / √p لكل الصفوف، والتردد الأول على شبكة 50 Hz والثاني على شبكة 60 Hz. ومن بيانات الشركة المصنّعة: تذكر CIRCUTOR تردد 189 Hz للمعامل 7%، وتردد 134 Hz للمعامل 14% في بعض التركيبات، وكلاهما لشبكات 50 Hz، وتقدّم 227 Hz للمعامل 7% لشبكات 60 Hz عند الطلب.

معامل الإزاحة (p)	تردد التوليف، شبكة 50 Hz / 60 Hz	رتبة التوليف على الشبكتين
p = 5.67%	210 Hz / 252 Hz	رتبة 4.20 · تحت الخامسة
p = 6%	204 Hz / 245 Hz	رتبة 4.08 · تحت الخامسة
p = 7%	189 Hz / 227 Hz	رتبة 3.78 · تحت الخامسة
p = 8%	177 Hz / 212 Hz	رتبة 3.54 · تحت الخامسة
p = 12.50%	141 Hz / 170 Hz	رتبة 2.83 · تحت الخامسة
p = 14%	134 Hz / 160 Hz	رتبة 2.67 · تحت الخامسة

المسح أولاً

على شبكة 60 Hz الخامسة 300 Hz، لا 250 Hz

المحلّل المضبوط على 50 Hz يقرأ مكوّن 300 Hz على أنه الرتبة السادسة، لا الخامسة.

جدول مرجعي

معامل الإزاحة عند 50 Hz، وعند 60 Hz

حساباً: f = f1/√p و n = 1/√p لكل الصفوف. ومن بيانات الشركة المصنّعة: تذكر CIRCUTOR 189 Hz للمعامل 7%، و 134 Hz للمعامل 14% في بعض التركيبات، وكلاهما لشبكات 50 Hz.

الخطأ الشائع

على شبكة 50 Hz، تردد 189 Hz هو معامل 7%، لا معامل 14%

الجدول الذي يقرن 14% بتردد 189 Hz يخطئ: فالمعامل 14% يعطي حساباً 134 Hz على شبكة 50 Hz. وكلاهما تحت الخامسة (250 Hz).

التصحيح

عند 60 Hz يتوالف المعامل 7% عند 227 Hz، والمعامل 14% عند 160 Hz

من بيانات الشركة المصنّعة: تقدّم CIRCUTOR تردّد 227 Hz لشبكات 60 Hz عند الطلب. فاطلبه بالاسم في عرض السعر. القيمة 160 Hz حساب من f1/√p عند 60 Hz. قيمة CIRCUTOR المنشورة عند 60 Hz للمعامل 7% هي 227 Hz.

ثلاثة أرقام

الرتبة تثبت، والتردد يتحرّك مع الشبكة.

حساباً، معامل 7%: الرتبة 3.78 على الشبكتين، والتردد 189 Hz على شبكة 50 Hz أو 227 Hz على شبكة 60 Hz.

شرح موسّع

بناء بنك PFC آمن

خمس خطوات لمواصفة مكثفات تنجو من الأحمال غير الخطّية.

امسح الطيف أولاً، وعند التردّد الصحيح.

اختر p بمسح توافقي يشمل THD-I و THD-V والتوافقية الثالثة. وعلى شبكة 60 Hz تكون الخامسة 300 Hz والسابعة 420 Hz، لا 250 و 350. والمحلّل المضبوط على 50 Hz يقرأ مكوّن 300 Hz على أنه الرتبة السادسة، لا الخامسة.

إرشاد EPCOS: الثالثة القوية قد تشير إلى 14%.

إرشاد تصميمي من الشركة المصنّعة EPCOS (2009)، لا متطلب معياري: يُوصى بمفاعلات إزاحة الرنين عندما يتجاوز THD-I قيمة 10% أو يتجاوز THD-V قيمة 3%، ويكون المعامل p = 14% إذا كانت I3 أكبر من 0.2 × I5، وإلا فالمعامل 5.67% أو 7% مع THD-V بين 3% و 10%، وفوق 10% يلزم تصميم خاص. ويتوقف الاختيار النهائي للمفاعل على تردد الشبكة (60 Hz في السعودية)، وطيف التوافقيات، ومعاوقة النظام، وظروف الرنين، وتصنيفات المكثف والمفاعل، ومواصفات الشركة المصنّعة. والرتب حساباً: 4.20 عند 5.67%، و 3.78 عند 7%، و 2.67 عند 14%، وكلها تحت الخامسة.

حدّد تردّد الشبكة عند طلب المفاعل.

من بيانات الشركة المصنّعة: تذكر CIRCUTOR تردد 189 Hz للمعامل 7% لشبكات 50 Hz، وتقدّم 227 Hz لشبكات 60 Hz عند الطلب. وقيمتها المنشورة عند 60 Hz تخص المعامل 7% وحده، أما تردد 160 Hz للمعامل 14% على شبكة 60 Hz فمحسوب من f₁ / √p. والتردد المذكور لشبكة 50 Hz لا ينطبق على الشبكة السعودية ذات 60 Hz، فاسأل عن تردد الشبكة الذي حُسب عليه التوليف، واذكر قيمة 60 Hz بالاسم في عرض السعر.

المكثفات لا تصلح معامل قدرة مشوّهاً.

يصحّح بنك المكثفات معامل قدرة الإزاحة، أي زاوية الطور عند الموجة الأساسية، ولا يفعل شيئاً للتشوه. وهذا حساب، لا قيمة كتالوج: معامل القدرة الحقيقي PF = DPF / √(1 + THD-I²)، من تعريف THD-I في EPCOS (صفحة 7)، بافتراض جهد جيبي. فإذا حافظ البنك على معامل الإزاحة عند 0.98 وكان THD-I عند 50%، يكون معامل القدرة الحقيقي 0.98 / √(1 + 0.5²) = 0.88.

المكثفات الغشائية لا تجفّ مثل الإلكتروليتية.

مكثفات تصحيح معامل القدرة من هذا النوع غشائية من البولي بروبيلين المعدَّن ذاتية الشفاء. وهي تفقد السعة لأن كل حدث شفاء ذاتي يبخّر مساحة صغيرة من الطبقة المعدنية، فتزول مساحة من اللوحين نهائياً. أما «جفاف الإلكتروليت» فيصف مكثفاً إلكتروليتياً، وهو مكوّن آخر.

معامل القدرة

البنك يصحّح الإزاحة، لا التشوّه

عند تشوّه 50% يكون معامل القدرة الحقيقي 0.88، إذا حافظ البنك على معامل الإزاحة عند 0.98. معامل القدرة الحقيقي PF = DPF / sqrt(1 + THD_I²)، من تعريف THD-I في EPCOS (صفحة 7). جهد شبه جيبي. حساب، لا قيمة كتالوج.

قاعدة التردد

المعامل نفسه، وتردّد أعلى على شبكة 60 Hz

حساباً: f = f1/√p. عند 7% تتوالف شبكة 50 Hz عند 189 Hz، وشبكة 60 Hz عند 227 Hz.

قبل التوقيع

ثلاثة أرقام تُراجَع على عرض السعر

اسأل عن تردد الشبكة الذي حُسب عليه التوليف: 50 Hz، أو 60 Hz في السعودية. اطلب تصنيف جهد المكثف، وقارنه بجهد الشبكة.

اقرأ الجدول

المعامل يتوقّف على التصنيف وعلى p

اقرأ المعامل لجهد شبكتك وتصنيف مكثفك و p من جدول الشركة المصنّعة (هنا Vishay). جدول Vishay لشبكة 415 V لا يتضمّن قيمة 440 V عند 7%، فالمكثف 440 V غير مدرج في ذلك الصف.

من الأكاديمية إلى الميدان

اطلب الدراسة، ثم المعامل، ثم الجهد.

تسمّي الدراسة التوافقيات الموجودة وتوجّه اختيار معامل الإزاحة، مع معاوقة النظام وظروف الرنين ومواصفات الشركة المصنّعة. ويحدّد المعامل وجهد الشبكة معاً تصنيف المكثف، ويُقرأ من جدول الشركة المصنّعة، ويحدّد تردد الشبكة (60 Hz في السعودية) تردد التوليف. اطلب الثلاثة كتابةً قبل الطلب.

شاهد الحل

المصادر

المصادر والقراءة الإضافية

بيانات الشركات المصنّعة، وكود الشبكة، والحسابات التي تستند إليها الأرقام.

CIRCUTOR، Reactors III لمرشّحات إزاحة الرنين، RBZ-25-400، صفحة المنتج (P73130)، من بيانات الشركة المصنّعة: «p = 7%, with a resonance frequency of 189 Hz for 50 Hz networks (or, on demand, 227 Hz for 60 Hz networks)»، وعند بعض التركيبات «14 % (134 Hz)». circutor.com
EPCOS (TDK)، Design Rules for PFC Systems، ANo 116/V1 (2009)، إرشاد تصميمي من الشركة المصنّعة، لا معيار: اختيار معامل الإزاحة من التوافقية الثالثة ومن THD، وتعريف THD-I، والتحذير من أن المكثفات دون مفاعلات قد تكوّن رنيناً مع محاثة خط التغذية (صفحة 7). tdk-electronics.tdk.com
Vishay، How to Calculate Capacitor Output in Detuned Filter Circuits، الوثيقة 13186 (2017)، من بيانات الشركة المصنّعة: جداول المعامل، ومثال شبكة 400 V ومفاعل 7% ومكثف 440 V (المعامل 1.125)، وقاعدة أن جهد التصنيف للمكثف أعلى من جهد الشبكة في دوائر المرشّحات. vishay.com
كود الشبكة السعودية (SEC)، إصدار مايو 2026، البند 2.10.2.1، «The Transmission System shall have a nominal frequency of 60 Hz»، والتشغيل الطبيعي بين 59.9 و 60.1 Hz. se.com.sa
حساب: رتبة التوليف وتردده (NLC)، n = 1 / √p و f = f₁ / √p. وكل الترددات والرتب في الجدول محسوبة، وتطابق قيم CIRCUTOR المنشورة: 189 Hz و 134 Hz على شبكة 50 Hz، وتردد 227 Hz للمعامل 7% على شبكة 60 Hz. nlc.com.sa
حساب: معامل القدرة الحقيقي (NLC)، PF = DPF / √(1 + THD-I²)، من تعريف THD-I في EPCOS ANo 116/V1، بافتراض جهد جيبي. وهو حساب، لا قيمة كتالوج.

مفاعلات إزاحة الرنين، وجدول يُراجَع قبل نسخه