معامل القدرة في مشغلات LED: لماذا لا يكفي الرقم 0.9؟

رسوم متحركة · ترجمة

أكاديمية NLC · الحلقة 4

معامل القدرة

الواط الذي تدفع ثمنه مقابل الواط الذي يُضيء الغرفة.

مثلّث القدرة

القدرة الفعلية تؤدّي العمل. والقدرة غير الفعّالة تتبادلها المجالات الكهربائية والمغناطيسية من دون انتقال صافٍ للطاقة خلال دورة. والقدرة الظاهرية هي حاصل ضرب جهد RMS في تيار RMS.

التعريف

PF= القدرة الفعليةالقدرة الظاهرية =cos φ

يعني PF يساوي 0.95 أن 100 kVA من القدرة الظاهرية تنقل 95 kW من القدرة الفعلية. ولا يعني ذلك أن النسبة المتبقية 5% فاقد كهربائي.

على ورقة مشغّل LED

مشغّل LED · كهربائياًورقة المواصفات

جهد الدخل220-240 V AC

قدرة الخرج100 W

معامل القدرة> 0.9

THD_i< 15%

اكتب العتبة في المواصفة كهدف مشروع: true PF ≥ 0.90. ثم تحقّق في الموقع تحت ظروف التشغيل المحددة.

لماذا تظهر على الفاتورة

قدرة ظاهرية أكبر مطلوبة

105 VA0.95

111 VA0.90

118 VA0.85

143 VA0.70

200 VA0.50

معامل القدرةالقدرة الظاهرية لكل 100 W فعلي

للمشتركين الخاضعين لتعريفة معامل القدرة في السعودية، يترتب على انخفاض PF عن 0.95 مقابل إضافي قدره 5 هللات لكل kvarh إضافي. ويعتمد التطبيق على فئة المشترك وشروط التعريفة.

زاوية الطور

معامل القدرة هو جيب تمام زاوية التأخّر بين الجهد والتيار

ماذا يفعل كل عنصر

الملف يؤخّر التيار، والمكثّف يقدّمه

الملف أولاً، ثم المكثّف

جيب نظيف ← الملف يدفع التيار إلى التأخّر ← تيار بطارية المكثّفات المتقدّم يلغي التأخّر ويعيد φ إلى الصفر تقريباً

ماذا يرى العدّاد

مثلّث القدرة، وما الذي يحدد تحميل الكابلات

مفارقة مشغّل LED

متوافق الطور، ومشوّه رغم ذلك

الحل

التصحيح النشط: ملف رافع يعيد تشكيل التيار

القاعدة الواحدة

اطلب > 0.9.
تحقّق في الموقع.

أنظمة القدرة والتحكم من NLC

0:00 / 0:00

شرح متحرّك، اضغط تشغيل لمشاهدة المفاهيم الآن؛ يُنشر المونتاج المصوَّر فور انتهاء الإنتاج.

كيف تعمل

من أين يأتي الرقم 0.9

ستة رسوم للسبب الذي تخفيه ورقة المواصفات: لماذا ينحرف التيار عن خطوة الجهد, كيف يخفض الملف معامل القدرة ويستعيده بنك المكثّفات, ولماذا يحتاج مشغّل LED إلى تصحيح فعّال لتثبيت الرقم.

زاوية الطور

معامل القدرة هو جيب تمام زاوية التأخّر بين الجهد والتيار

المقاوم البحت يسحب تيارًا متوافقًا تمامًا مع الجهد. أي عنصر تفاعلي يزيح التيار بزاوية φ, ومعامل القدرة هو ببساطة cosφ: الصفر يعطي 1.0, وكلما زاد التأخّر قلّ.

ماذا يفعل كل عنصر

الملف يؤخّر التيار، والمكثّف يقدّمه

يشدّان في اتجاهين متعاكسين. الملف يجرّ التيار خلف الجهد, والمكثّف يدفعه أمامه. لذلك تلغي بطارية مكثّفات تأخّر الأحمال الحثّية, وهو أساس تصحيح معامل القدرة.

الملف أولاً، ثم المكثّف

الملف يؤخّر التيار، وبطارية المكثّفات تلغي التأخّر فيعود إلى الصفر تقريباً

اقرأها من الأعلى للأسفل. جيب نظيف يغذّي حملاً مقاوماً فيركب التيار تماماً على الجهد، PF 1.00. أضِف ملفاً فيتأخّر التيار بزاوية φ ≈ 58°، فيهبط معامل القدرة إلى 0.70. أدخِل بطارية مكثّفات فيلغي تيارُها المتقدّم معظم التأخّر، ويعيد φ إلى نحو 13° ويرفع PF إلى 0.98، قريباً من التوافق.

ماذا يرى العدّاد

مثلّث القدرة، وما الذي يحدد تحميل الكابلات

القدرة الفعلية P تؤدّي العمل؛ القدرة غير الفعلية Q تتأرجح ذهابًا وإيابًا. الشبكة, وعدّاد SEC, تحمل الوتر S. ارفع معامل القدرة فينكمش S نحو P.

مفارقة مشغّل LED

متوافق الطور، ومشوّه رغم ذلك

مقوّم جسري يغذّي مكثّفًا كبيرًا يسحب التيار فقط عند قمّة كل نصف دورة. تلك النبضات مليئة بالتوافقيات, فيهبط معامل القدرة الحقيقي حتى لو كانت إزاحة الطور قرب الصفر.

الحل

التصحيح النشط: ملف رافع يعيد تشكيل التيار

يبدّل التصحيح الفعّال ملفًّا رافعًا آلاف المرّات في كل دورة, مجبرًا تيار الدخل على جيب نظيف مقفل على الجهد. هكذا يحوّل المشغّل الجيّد معامل قدرة خامًا 0.5 إلى 0.95+ المكتوب في الورقة, عبر كامل مدى التعتيم.

الخلاصات الرئيسية

ما الذي تخرج به

أربع أفكار تحملها معك إلى محادثة المواصفات القادمة.

معامل القدرة = القدرة الفعلية ÷ القدرة الظاهرية.

يعني PF يساوي 0.95 أن 100 kVA تنقل 95 kW من القدرة الفعلية، ولا يعني أن النسبة المتبقية 5% فاقد.

انخفاض PF يتطلب سعة كهربائية أكبر.

عند ثبات الجهد والقدرة الفعلية، يتطلب انخفاض PF تيار RMS وقدرة ظاهرية أكبر. وللمشتركين الخاضعين للتعريفة السعودية، يترتب على انخفاضه عن 0.95 مقابل SERA الإضافي.

التوافقيات مهمة في مشغلات LED.

إزاحة الطور ليست القصة كاملة؛ فقد يخفض تيار الدخل التوافقي معامل القدرة الحقيقي حتى عندما يكون معامل الإزاحة قريباً من الواحد.

حدّد شروط القياس، لا الرقم وحده.

حدّد true PF وTHD_i تحت جهد دخل وحمل ودرجة حرارة ونقاط تعتيم معلومة، ثم اطلب نتائج الاختبار المطابقة لهذه الشروط.

المرجع

معامل القدرة × القدرة الظاهرية المطلوبة

القدرة الظاهرية المطلوبة لكل 100 W من القدرة الفعلية، وفق العلاقة S = P / PF.

PF	القدرة الظاهرية لكل 100 W	التفسير
1.00	100 VA	معامل قدرة يساوي الواحد
0.95	105 VA	لا يطبق مقابل معامل القدرة عند هذه القيمة أو أعلى، حيثما تنطبق التعريفة
0.90	111 VA	أقل من عتبة SERA للمشتركين الخاضعين للتعريفة
0.85	118 VA	قدرة ظاهرية وتيار RMS أكبر
0.70	143 VA	سعة كهربائية إضافية كبيرة
0.50	200 VA	ضعف القدرة الظاهرية لنقل القدرة الفعلية نفسها

تصف هذه القيم التحميل الكهربائي، ولا تمثل نسباً من الضوء النافع أو الفاقد المباشر للطاقة.

يحدد IEC 61000-3-2 حدود انبعاثات التيارات التوافقية للمعدات الخاضعة له تحت ظروف اختبار محددة. ولا يفرض بمفرده حداً عاماً من نوع PF ≥ 0.90 وTHD_i ≤ 15% على جميع المنتجات. وهذه القيم أهداف مواصفة لمشاريع NLC.
IEC 61000-3-2:2018+AMD1:2020+AMD2:2024
المصدر: هيئة تنظيم الكهرباء، تعريفة معامل القدرة · المصدر: IEC 61000-3-2، الإصدار 5.2

شرح موسّع

الفعلية وغير الفعّالة والظاهرية، المثلث

خمس أفكار تحوّل PF من رقم على ورقة مواصفات إلى قرار في سعة الشبكة.

القدرات الثلاث، بتعريف دقيق.

القدرة الفعلية P هي القدرة التي تتحول إلى نور أو حرارة أو حركة، وتقاس بوحدة W أو kW. والقدرة غير الفعّالة Q هي قدرة ترتبط بتبادل الطاقة دورياً بين المصدر والحمل عبر المجالات الكهربائية أو المغناطيسية، من دون انتقال صافٍ للطاقة خلال دورة كاملة، وتقاس بوحدة var أو kvar. والقدرة الظاهرية S هي حاصل ضرب جهد RMS في تيار RMS، ومنها يتحدد تحميل الكابلات والمعدات، وتقاس بوحدة VA أو kVA.

علاقة جيب التمام، وشرطها.

عندما يكون الجهد والتيار جيبيين، يساوي معامل القدرة جيب تمام زاوية الطور: PF = cos φ. أما في الأحمال غير الخطية، مثل كثير من مشغلات LED، فيعتمد معامل القدرة الحقيقي أيضاً على تشوه شكل موجة التيار. وعند جهد مصدر جيبي: معامل القدرة الحقيقي = معامل الإزاحة × معامل التشوّه، وPF = cos φ / √(1 + THD_i²). ويمكن لمعامل إزاحة قدره 0.95 مع THD_i يقارب 64% أن ينتج معامل قدرة حقيقياً يقارب 0.80.

أين تظهر على الفاتورة السعودية.

للمشتركين الخاضعين لتعريفة معامل القدرة في السعودية، يترتب على انخفاض PF عن 0.95 مقابل إضافي قدره 5 هللات لكل kvarh إضافي. ويعتمد التطبيق على فئة المشترك وشروط التعريفة. المصدر: هيئة تنظيم الكهرباء، تعريفة معامل القدرة

التصحيح السلبي والنشط.

يستخدم التصحيح السلبي لمعامل القدرة الملفات والمكثفات، ويتفاوت أداؤه بحسب الدائرة والحمل ونقطة التشغيل. ويستخدم التصحيح النشط دائرة تحويل إلكترونية لتشكيل تيار الدخل بحيث يقترب من موجة الجهد وينخفض تشوهه التوافقي. ويمكن لدائرة PFC نشطة مصممة جيداً أن تحقق معامل قدرة حقيقياً مرتفعاً وTHD_i أقل ضمن نطاق تشغيل محدد. ويجب توضيح الحدود المطلوبة وظروف التشغيل في مواصفة المنتج أو المشروع.

كيف تتحقق من الرقم.

تحقّق من true PF وTHD_i باستخدام محلل قدرة أو محلل جودة قدرة يستطيع قياس القدرة الفعلية والقدرة الظاهرية والتيارات التوافقية تحت ظروف التشغيل المحددة. ولا تكفي قراءة تيار True-RMS وحدها.

من الأكاديمية إلى الميدان

أنظمة القدرة والتحكم من NLC، تصحيح معامل القدرة عند اللوحة.

نصمّم ونوفّر ونركّب لوحات MV/LV مع بنوك تصحيح معامل قدرة آلية (APFC) بسعة تتناسب مع الطيف التوافقي الفعلي عندك.

شاهد الحل

قابل للمشاركة

أرسل الكاروسيل إلى زميل

شرح من 12 صفحة، جاهز للنشر على لينكدإن كمستند. ويتطابق ملف PDF ومجموعة الصور القابلة للتنزيل مع النسخة النهائية المعتمدة.

شريحة 01

معامل القدرة: لماذا قد يتطلب الحمل نفسه تيارًا أكبر

شريحة 02

الواط نفسه. تيار أكبر.

شريحة 03

معامل القدرة هو النسبة: PF = P / S = kW / kVA

12 صفحة · جاهزة للينكدإن. حمّل الصور الاثنتي عشرة بصيغة PNG عالية الدقة وانشرها مباشرة ككاروسيل على لينكدإن. وملف PDF لا يزال متاحاً.

تحميل 12 صورة PNG أو حمّل ملف PDF

معامل القدرة، لماذا لا يكفي الرقم 0.9؟