איכות החשמל: בעיות עיקריות וסיבותיהן

מבחינה היסטורית, התפתחות טכנית קשורה קשר הדוק לשימוש בחשמל. האימוץ הנרחב של טכנולוגיית מידע, אלקטרוניקת כוח, כוננים במהירות משתנה ותאורה חסכונית באנרגיה במאה ה-21 שינה את אופי העומסים החשמליים. עומסים אלו הפכו גם לקורבנות וגם לאשמים של בעיות איכות האנרגיה החשמלית.

בסיס משפטי

עד כה, אין הגדרה מקובלת קפדנית למונח זה בעולם. האוניברסלי ביותר הוצע על ידי הוועדה המייעצת לתאימות אלקטרומגנטית של חברת החשמל ונכתב כך: "איכות החשמל היא קבוצה של פרמטרים המאפיינים מאפייני תהליך אספקת האנרגיה למשתמש בתנאי הפעלה רגילים, הקובעים את המשכיות המקור והמתח (ערך, אסימטריה, תדר, צורת גל, שלב) ". במובן הרחב שלו, המונח מתייחס למערכת של הגבלות ספקים המבטיחות ללקוחות שהציוד יפעל ללא אובדן ביצועים או נזק.

עקב הצטרפותה של רוסיה ל-WTO, כל הדרישות לסחורות, כולל חשמל, חייבות לעמוד בדרישות התקן הבינלאומי. מאז יולי 2014, GOST 321444-2013 הפך למסמך היחיד המגדיר את הדרישות לאיכות החשמל בשטח הפדרציה הרוסית. בהקדמה שלו נכתב כי המסמך לוקח בחשבון את הדרישות של התקן האזורי האירופי EN 50160-2010.

נכסי חשמל

חשמל הוא צורת האנרגיה הרב-תכליתית והניתנת להתאמה. הוא משמש להפיכה לצורות אחרות: חום, אור, תנועה, רעידות אלקטרומגנטיות ואקוסטיות וכו'. תכונה זו של חשמל היא הבסיס לתקשורת מודרנית, תחבורה, תעשייה וטכנולוגיית מידע.

החשמל מסופק לצרכנים כסחורה עם מדדים הקובעים את התאמתו ואת התועלת שלו. אפשר לומר שחמישה פרמטרים מגדירים אותו כמוצר.:

1. אמפליטודה.
2. תדירות.
3. צורת אות.
4. סימטריית פאזה.
5. הֶמשֵׁכִיוּת.

בשימוש בחשמל רצוי שלמתח החילופין יהיה תדר קבוע, בעל אורך גל סינוסואיד ופאזה קבועה. בפועל, ישנם גורמים רבים הגורמים לחוסר היציבות של פרמטרים אלו. הסיבה העיקרית המובילה לשינוי במחווני איכות החשמל היא עצם העובדה שהמוצר נמצא בשימוש הלקוח. זה מייחד אותו ממוצרים רגילים.

סיבות והשלכות

כוח עליון עלול לפגוע קשות בתפעול רשתות החשמל. אם לא ניקח בחשבון אסונות טבע, תנאי מזג אוויר, חוסר יציבות פוליטית או נזק מכוון, אז הסיבות העיקריות המשפיעות על האיכות, ניתן לחלק לשתי קטגוריות:

1. בעיות עם ספקים.
2. בעיות הקשורות לעומס.

ההפרדה בין השניים אינה מוחלטת, שכן הפרעות בציוד במערכת אחת עלולות לפגוע או להרוס את השנייה. לדוגמה, קשת בתנור מפעל עלולה לגרום לירידת מתח לטווח קצר אצל משתמשים שכנים כאשר הוא מופעל. הבעיות הנפוצות ביותר הקשורות במיוחד לייצור והולכה של חשמל לצרכנים נגרמות על ידי בעיקר על ידי סופות רעמים, תקלות בציוד, תקלות ברשת הפצה, פעולות תחזוקה ו החלפה.

​בצד הצרכני, העומסים הנפוצים ביותר הם משגרים כבדים ורעשים חשמליים. המקורות העיקריים לבעיות הם:

• מנועים גדולים;
• יחידות ריתוך;
• ציוד רפואי כגון הדמיית תהודה מגנטית ומכונות רנטגן;
• נטל תאורה;
• מכשיר טעינה;
• ספקי כוח אל פסק.

האינדיקטור החשוב ביותר של חשמל עבור המשתמש הוא רציפות המתח. ישנם תחומים רבים של פעילות אנושית בהם הפסקת אספקת החשמל טומנת בחובה בלתי הפיך השלכות, למשל, קווים טכנולוגיים הפועלים במחזור מתמשך, מוסדות רפואיים. עבור צרכנים כאלה, אפילו הפסקה קצרה באספקת החשמל עלולה להוביל לנזק כלכלי משמעותי. במקרים אחרים, חוסר הקרבה של האות בפועל לאידיאל יכול לגרום ל:

• קלקול או תקלה בציוד;
• התחממות יתר של מכונות (שנאים, מנועים וכו');
• הקטנת חיי השירות של הציוד;
• נזק לציוד רגיש;
• הפרעות תקשורת;
• הגדלת הפסדים במערכת ההפצה;
• תאורה מהבהבת.

ציוד מכני ישן מהמאה הקודמת אמין מספיק כדי לעמוד בשינויים קטנים במתח מבלי להשפיע על פעולותיו. ההתקדמות הטכנולוגית בשנים האחרונות בתחום האלקטרוניקה הצרכנית והתעשייתית הובילה הופעתו של פארק גדול של מכשירים חכמים הפועלים באמצעות ממירי AC ב קָבוּעַ.

מכשירים אלה לא רק רגישים מאוד לסטיות של פרמטרי מתח מהאידיאלי, אלא שהם עצמם מהווים מקור לבעיות עבור ציוד אחר, ויוצרים הרמוניות ברשת.

דרכים לשיפור האיכות

ישנן שיטות רבות זמינות לסייע במאבק בבעיות הקשורות לאיכות חשמל ירודה. האתגרים הגדולים ביותר עבור הצרכנים הם בדרך כלל לא נזק לציוד פיזי, אלא פרודוקטיביות מופחתת וזמני השבתה יקרים. כמו במחלות, הרבה יותר קל וזול למנוע מחלה מאשר לאבחן ולטפל בה. כמה פתרונות שיעזרו לצמצם את הבעיות:

1. התקנת מסננים הרמוניים. יש להתאים בקפידה את מאפייני הסינון לכל ציוד ספציפי.
2. הפרדת עומסים אלקטרוניים רגישים. מעגלים ייעודיים פירושם מעגלים פאזיים ונייטרליים נפרדים והארקה אינדיבידואלית.
3. הגבלת מספר השקעים במעגל. זה ממזער את ירידת המתח ואת יכולת הפעולה ההדדית של הציוד.
4. השימוש במסכי מתכת. תעלות מוארקות כהלכה מספקות מיגון אמין.
5. מיגון ברקים באיכות גבוהה.
6. התקנת התקני הגנה מפני נחשולי מתח. מגן מתח היא אחת השיטות הזולות ביותר לסייע בהגנה על הציוד שלך.
7. התקנת אל פסק. זה לא רק שומר על ציוד לפעול במהלך הפסקות חשמל, אלא גם מגן מפני עליות מתח.

חקירה יסודית ראשונית של הפרת פרמטרים של אספקת אנרגיה וזיהוי הגורמים להם לעולם לא תהיה מיותרת. במקרים קשים מומלץ סיוע הנדסי מקצועי.

ניתן לומר שבעשור האחרון, בעיות אספקת החשמל על ידי הצרכנים החריפו יותר, אם כי איכות מערכות אספקת החשמל בעולם לא השתנתה מהותית. השינוי טמון בעובדה שהחברה המודרנית הפכה לצרכן מרכזי של אלקטרוניקה אינטליגנטית. טכנולוגיות חדשות החמירו את בעיות אספקת האנרגיה שתמיד היו קיימות.