طرق التحكم في التردد

قد يهمك أيضا

طرق التحكم في التردد

استخدام المنظم Governor فى التحكم فى التردد

هو مكون من مكونات أى نظام كهربى متصل بالشبكة الموحدة ، ودوره أن يحافظ على تردد المولد متساوياً مع تردد الشبكة الموحدة . و الـ governor ليس له شكل ثابت ولكنه دائما يظهر فى المحطة مع الجزء المسئول عن إدارة التربينة ، ففى المحطة البخارية يكون الـ governor عبارة عن صمام Valve للتحكم فى كمية البخار، وفي المحطة الغازية يكون الـ governor عبارة عن بوابات للتحكم فى غرف الاحتراق ، أما فى المحطات الهيدروليكية فيمثل الـ Governor ببوابات التحكم فى المياه و لكن يتطلب من الـ Governor فى هذه المحطات قوة كبيرة جدا للتحكم فى هذه البوابات.

طريقة عمل الـ Governor فى المحطات البخارية:

يقوم الـ governor بدور المتحكم فى السرعة عن طريق المقارنة بين إشارتين : الإشارة الأولى تتناسب قوتها مع سرعة المولد، و الإشا رة الثانية تتناسب مع تردد الشبكة الموحدة ، فإذا كانت إشا رة المولد متساوية تماما مع إشارة الشبكة فإن الـ governor ليس له حاجة ، و لكن فى حالة زيادة تردد المولد عن تردد الشبكة فإن الـ governor يقوم بتضييق فتحة صمامات البخار Governor Valves لترجع السرعة للسرعة التزامنية و بالتالي يتساوى التردد مع تردد الشبكة.

وفى حالة نقصان تردد المولد عن تردد الشبكة فإن الـ governor يقوم بتوسيع فتحات صمامات البخار لترجع السرعة لطبيعتها و تتساوى مع تردد الشبكة. والصورة التالية فى الشكل 1 - 1

Governor

تمثل شكل وحدات التحكم فى الـ Governor بإحدى المحطات بمصر.

أنواع الـ Governor

1. النوع الميكانيكى و هو أقدم الأنواع و لم يعد يستخدم بكثرة .

فعند حدوث over load تقل السرعة فتقل قوة الطرد المركزى بين الكرتين Fly ball فى الشكل 1 - 2، وتقل المسافة بينهما مما يؤدى إلى زيادة فتحة الـ steam valve فتزداد كمية البخار وتعود السرعة والتردد إلى القيم الأصلية.

فكرة عمل المنظم الميكانيكى

وعندما يقل الحمل تزداد السرعة وتزداد قوة الطرد المركزية بين الكرتين Fly ball فتزيد المسافة بينهما مما يؤدى إلى ضيق فتحة الصمام البخارى فتقل كمية البخار وتعود السرعة والتردد إلى القيم الأصلية.

2.النوع الكهربى : ويكون التحكم هنا عن طريق استخدام سرف وموتور و ذلك لاستجابته العالية و هو المستخدم بكثرة الآن .

3 .النوع الإلكترونى و يتميز بالدقة العالية و لكنه غير عملى نظرا  لأنه يوجد صعود و هبوط للحمل بصورة مستمرة و قد يسبب تلف للأجزاء الميكانيكية نظراً لعدم التكيف مع سرعة الأجزاء الإلكترونية.

لماذا الخوف من تغير التردد؟

ارتفاع قيمة التردد تعنى زيادة سرعة دوران المولد ، مما قد يؤدى إلى تحطم المولاد. أما انخفاض التردد فيعنى انخفاض الجهد (تذكر أن E = k f φ ) ، وانخفاض الجهد يؤثر بشدة على مساعدات المحطة Auxiliaries (مثل المحركات وخلافه( والتى يمكن أن تحترق ) لأنها تعتبر أجهزة ثابتاة القادرة Constant Power Devices وهذا يعنى أن انخفاض الجهد عليها يؤدى حتما لارتفاع التيار بها)، علما بأن انخفاض الجهد قد يتسبب أيضا في احتراق الـ Rotor ، لأنه عند انخفاض الجهد سيتدخل الـ Automatic Voltage Regulator ، AVR ليرفع قيمة الجهد من خلال زيادة قيمة تيار الـ Rotor لينتج فيضا بكمية أكبر ، وهذا يمكن أن يتسبب فى احتراق ملفات الـ Rotor .

لماذا نستخدم نظام ال 50 أو 60 هيرتز؟

هناك بعض الأسباب التى أدت إلى استخدام هذه القيم تحديدا ، وعدم استخدام ترددات أعلى فى أنظمة القوى الكهربية.

ويمكن فهم ذلاك باالنظر للمعادلة 𝐹=𝑛𝑠∗𝑝 /120 ، فاإذا أردنا رفع التردد إلى 200 هيرتز مثلا فلدينا طريقان لتحقيق ذلك:

الطريق الأول:  هو زيادة السرعة sn التى يدور بها الـ shaft ، وهذا يعنى أننا سنحتاج لكمية طاقة أكبر لزيادة السرعة لنفس كمية الكهرباء المتولدة ، كذلك سنحتاج لتصميم أقوى للـ shaft لتحمل القوة الناتجة من السرعة العالية.

الطريق الثانى : هو زيادة عدد الأقطاب p فى المولد ، وبزيادته يزيد حجم المولد بشكل كبير.

ومن ثم فالطريقان مسدودان.

ناهيك عن تأثر كفاءة النقل باستخدام ترددات عالية حيث سيؤدى ذلك إلى ازدياد الفقد او انخفاض الكفاءة او انخفاض الجهد وذلك لأن قيم المعاوقات فى خطوط النقل ستزيد (ذكر أنها تتناسب طرديا مع التردد) وبالتالى سيزيد الهبوط فى الجهد

𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 𝑑𝑟𝑜𝑝=𝐼∗𝑍, 𝑋 𝛼 𝐹

كذلك سيؤثر على ازدياد تأثير ظاهرتى الـ skin effect , corona .

لذلك استقرت معظم الدول على استخدام 50 أو 60 هرتز. فهناك دول كالولايات المتحدة تعمل على 60 هرتز، أما أوروبا و دول أفريقيا ، ومنها مصر فتستخدم 50 هرتز، و يوجد بعض الدول كاليابان والسعودية بها النظامان.

المصدر : هندسة القوى الكهربائية أ.د محمود جيلاني