21/09/2025
قياس و حساب معامل القدرة PF و القدرة الغير فعالة
لتصميم لوحة تحسين معامل القدرة لشبكة كهربية نحتاج الى اجراء القياسات و الحسابات اللازمة لتحديد قيمة الزاوية الفعلية لمعامل القدرة و قيمة الزاوية المقابلة لمعامل القدرة المحسن و بالتالى نستطيع الوصول حسابيا او من خلال جدول الى قيمة القدرة الغير فعالة و سعة بنك المكثفات المطلوب.
قبل الدخول في طرق القياس، من المهم التأكيد على المصطلحات الأساسية:
القدرة الفعالة (Active Power - P): هي القدرة الحقيقية التي تستهلكها الأحمال للقيام بعمل مفيد (مثل الإضاءة، الحرارة، أو إدارة محرك). تُقاس بالكيلوواط (kW).
القدرة غير الفعالة (Reactive Power - Q): هي القدرة التي تحتاجها الأحمال الحثية (مثل المحركات والمحولات) لتكوين المجال المغناطيسي اللازم لعملها. هذه القدرة لا تنجز عملاً فعلياً ولكنها ضرورية، وتتأرجح بين المصدر والحمل. تُقاس بالكيلو فار (kVAR).
معامل القدرة (Power Factor - PF): هو النسبة بين القدرة الفعالة (kW) والقدرة الظاهرية (kVA). وهو مقياس لمدى كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية. القيمة المثالية هي 1، وكلما انخفضت القيمة عن ذلك (مثلاً 0.8)، زادت نسبة القدرة غير الفعالة المسحوبة من الشبكة، مما يؤدي إلى زيادة الفاقد في الكابلات والمحولات وفرض غرامات مالية من شركة الكهرباء.
الهدف من لوحة تحسين معامل القدرة (Capacitor Bank Panel): هو توفير مصدر محلي للقدرة غير الفعالة (Q) للأحمال الحثية، بدلاً من سحبها من الشبكة الرئيسية، وبالتالي رفع معامل القدرة الكلي للمنشأة ليقترب من الواحد الصحيح.
أولاً: الطرق العملية لقياس وتحليل معامل القدرة (PF)
القياس يتم عادة عند القاطع الرئيسي للمنشأة أو اللوحة الرئيسية (MDB) لقياس معامل القدرة الكلي.
الطريقة الأولى: استخدام جهاز تحليل جودة الطاقة (Power Quality Analyzer)
هذه هي الطريقة الأكثر دقة وشمولية وتعتبر المعيار الذهبي في هذا المجال.
خطوات القياس:
التوصيل الآمن: يتم توصيل مجسات الجهد (Voltage Probes) الخاصة بالجهاز مباشرة على قضبان التوزيع الرئيسية (Busbars) للثلاثة أوجه والحيادي (L1, L2, L3, N).
توصيل التيار: يتم وضع مشابك التيار (Current Clamps or CTs) حول الكابلات الرئيسية الداخلة للمنشأة بعد القاطع الرئيسي مباشرة. من المهم جداً التأكد من اتجاه المشبك (عادة ما يكون هناك سهم يشير إلى اتجاه سريان التيار).
بدء التسجيل: يتم تشغيل الجهاز الذي يقوم بتسجيل وقراءة جميع المتغيرات الكهربائية بشكل لحظي ومستمر.
البيانات التي تحصل عليها:
معامل القدرة (PF): يعرض الجهاز القيمة بشكل مباشر وفوري، بالإضافة إلى تحديد نوعه (Lagging للحمل الحثي أو Leading للحمل السعوي).
القدرة الفعالة (kW)، غير الفعالة (kVAR)، والظاهرية (kVA).
الجهد والتيار لكل فاز.
التوافقيات (Harmonics): وهي تشوهات في موجة الجهد والتيار قد تؤثر سلباً على المكثفات والشبكة.
تحليل النتائج:
يسمح لك الجهاز برسم منحنيات بيانية توضح تغير معامل القدرة مع تغير الأحمال على مدار اليوم. هذا التحليل يساعد في فهم سلوك المنشأة وتحديد ما إذا كان بنك المكثفات يعمل بشكل صحيح ويقوم بالتعويض في الأوقات المناسبة. إذا كان معامل القدرة منخفضاً باستمرار، فهذا يدل على مشكلة في بنك المكثفات أو أن حجمه غير كافٍ.
الطريقة الثانية: استخدام الكلامب ميتر الرقمي (Digital Clamp Meter)
هذه طريقة أسرع وأقل تكلفة، وهي مناسبة للفحوصات الدورية السريعة. يجب استخدام جهاز True RMS ويفضل أن يكون مزوداً بخاصية قياس معامل القدرة.
خطوات القياس:
قياس التيار: يتم وضع فك الكلامب حول أحد الكابلات الرئيسية (مثلاً L1).
قياس الجهد: يتم توصيل مجسات الجهد من الجهاز بين نفس الفاز وفاز آخر (L1-L2) أو بين الفاز والحيادي (L1-N) حسب نوع الجهاز.
قراءة النتائج: سيعرض الجهاز قيمة الجهد، التيار، ومعامل القدرة لهذا الفاز. يجب تكرار العملية على الأوجه الثلاثة للحصول على صورة كاملة، خاصة إذا كانت الأحمال غير متزنة.
و نظرا لتغير ظروف التحميل على مدار اليوم فإننا نحتاج الى بيان كامل لقراءات القدرة الفعالة و الغير فعالة و معامل القدرة و هو ما يسمى ب load profile او البيان الزمنى للتحميل خلال مدة زمنية من يوم الى ثلاثة أيام لبيان أقصى حمل و يفضل ان تكون الشبكة عند أعلى قيمة لتشغيل الأحمال و تتميز الأجهزة الرقمية الحديثة على تحليل البيانات و تمثيلها فى شكل منحنى متغير زمنيا و رسم اتجاهى phasor diagram لبيان حالة الاتزان و القدرة على التسجيل و تخزين البيانات و ارسالها عبر البلوتوث الى اجهزة اخرى بغرض الطباعة او الحفظ او التوثيق.