الاحمال الكهربائية
قبل دراسة الاحمال و تاثيرها على معامل القدره يجب دراسة منظومة القدره الكهربيه .
منظومة القدره الكهربيه
هي شبكه مكونه من مجموعة عناصر متصله و مترابطة مع بعضها و مصممه بحث تقوم بنقل الطاقه الغير كهربيه بصفه مستمره الى طاقه كهربيه ثم تقوم بنقل هذه الطاقه عبر مسافات طويله عند جهود عاليه جدا الى مواقع الاحمال حيث يتم تحويل الطاقه الكهربيه الي صور اخرى من الطاقه يمكن الاستفاده منها (الاضاءه – التسخين – التحريك).

صفات منظومة القدره الكهربيه
1- الامان في التشغيل .
2- الاعتماديه .
3- اقتصاديه في تكاليف التشغيل و الصيانه.
4- غير ملوثه للبـيـئه.

مكونات منظومة القدره الكهربيه من وجهة النظر الهندسيه
1- المنظومه الفرعيه للتوليد generating subsystem
2- المنظومه الفرعيه للنفل transmission subsystem
3- المنظومه الفرعيه القديمه للنقل sub transmission sub system 4- المنظومه الفرعيه للتوزيع distribution sub system
5- المنظومه الفرعيه للاحمال usage subsystem

المنظومه الفرعيه للاحمال
ليس هناك تعريف دقيق للحمل ولكن قد تم الاتفاق على ان الحمل الكهربي هو *شدة التيار المطلوب لتشغيل الاحمال او القدره الكهربيه التي يستهلكها الحمل .
*تعتبر معظم الاحمال الكهربيه اجهزه لتحويل الطاقه الكهربيه الى صور اخرى من الطاقه مثل :المحركات – السخان - الثلاجات –و غيرها
فهذه الاجهزه هي اجهزة تحويل الطاقه energy conversion devices
بما ان منظومة القدره الكهربيه تبداء باجهزة تحويل الطاقه ( المولدات ) فانها ايضا تنتهي باجهزة تحويل الطاقه وهي الاحمال الكهربيه .

تقسيم الاحمال من حيث النوع
نظرا للتنوع الكبـير في الاحمال فانه يمكن تقسيمها من ناحية النوع الى قسمين
1- احمال استاتيكيه static load
2- احمال ديناميكيه dynamic load
الاحمال الاستاتيكيه:
وتعرف بالاحمال الساكنه وهي تلك الاحمال التي لاتحتوي على اجزاء متحركه مثل السخانات و الدفايات الافران الكهربيه و اجهزة الاضاءه .

الاحمال الديناميكيه:
و تعرف بالاحمال المتحركه وهي تلك الاحمال التي تحتوي على اجزاء متحركه مثل المراوح و المحركات .


الحمل الكهربائي هو عنصر في الشبكة ويستهلك طاقة كهربائية وكماتعلمون عندما درسنا في الدوائر الكهربائية في السنة الالى من الهندسة الكهربائيةكنا نعتبر المقاومات هي الحمل الكهربائي وكنا نرمز لها بالشكل التالي
ولكن عندما تعمقنا في التخصص وانتقلنا للسنوات المتقدمه من الدراسةاصبحنا نعرف الحمل الكهربائي بأنه كل ما يتصل بالشبكة ويستهلك طاقة كهربائية وتعددتانواع الاحمال فمنها الحمل المادي نسبة الى وجود المقاومات المستهلكة كاحمالاللمبات ومنها الحمل الحثي التي تحوي الملفات مثل احمال المكيفات ومنها الحملالسعويونحن كمهندسين او فنيين كهربائيين يهمنا تقدير الاحمال في التمديداتالكهربائية في المباني او المنشآت وقبل ان نعرف مراحل تقدير هذه الاحمال ينبغي اننعرف انواع هذه الاحمال ويمكن تصنيف الاحمال الى نوعين رئيسيين هما:
أ- الاحمال الصناعية :
تعتمد هذه الاحمال على العملية التكنولوجية المستخدمة في الصناعةوانواع الماكينات والاجهزة المركبة. وتتوافر جداول خاصة تبين الاحمال الكهربائيةالنوعية لكل صناعة على حده. أي ان هذه الاحمال معروفة من قبل المصنع ومحدده مسبقاوهذا يسهل الحسابات والتقديرات المستقبليه للاحمال
ب- الاحمال الغير صناعية :
وتغطي جميع انواع الاحمال الكهربائية -منازل - منشآتتجارية - مدارس - مستشفيات - جامعات . ويمكن تصنيفها كالتالي:
احمال الانارة ( الاضاءة)
احمال الاجهزة الكهربائية : مثل ماكنات التصوير غيرهااعمالالتكييف: اجهزة التبريد والتسخينالاحمال الكهربائية لاجهزة المياه : مضخات - سخاناتاحمال اجهزة الانذاراحمال الكهربائية للمصاعد والسلالمالمتحركةوغيرهامراحل تقدير الاحمال الكهربائية
1- المرحلةالابتدائيةيتم تقدير الاحمال الكهربائية في هذه المرحلة باستخدام الاحمالالكهربائية النوعية بمعرفة المساحات الفراغيه المعارية الاليه في المشروع بهذهالمرحلة يمكن تحديد الاحمال الكليه للمشروع ومنها يمكن معرفة متطلبات التجهيزاتالكهربائية كمالحولات وغيرها.

2- مرحلة التصميم الاولي:
يتم في هذهالمرحلة تحديد الخدمات الكهربائية المطلوبة وتحديد مخططات القدرة الاحادي للنظام او single line diagram واختيار الفولطية المناسبة للتوزيع المعتمد وفي هذه المرحلةيتم تحديد مساحات غرف الكهرباء بدقة وكيفية تمديد الكابلات.

3-مرحلة التصميمالمتقدميتم حساب مقاطع الكابلات بناء على الحسابات التي قمنا بها في المرحلةالسابقة كما نقوم بتوزيع اماكن لوحات التوزيع الرئيسية ويتم في هذه المرحلة اعتمادنظام التأريض للمنظومة.
4- الاحمال الكهربائية في مرحلة التصميم النهائي:
عندالانتهاء من التصميم النهائي للمشروع تكون الاحمال الكهربائية قد تحددت بدقةوبالتالي يمكن تحديد احجام وسعات لوحات التحكم بالمحركات واللوحات الرئيسيةوالقواطع.

يقاس الحمل الكهربائي بوحدات الفولط. أمبير أو ( الواط) أو ( الكيلو. وات)

فئات المستهلكين:
1- المستهلك المنزلي: يقصد به المنازلوالشقق الصغيره والفلل والقصور
2- المستهلك التجاري: يندرج تحته المبانيالحكومية والمجمعات التجارية والمطاعم
3- المستهلك الصناعي: المصانعوالورش
4- المستهلك الزراعي: المزراع والمراعي التي تستخدم التجهيزات الكهربائية وهو يعامل معاملة المستهلكالصناعي في حساب القدرة المستهلكه .

عامل الطلب او demand factor (DF):
يعرف بانه العلاقة بين الطلب الاقصى والحمل المترابط ، ويعرف الحمل المترابطانه الحمل المقرر للمستهلك عند نقطة معينة
DF = الطلب الاقصى / الحملالمترابطاذن الطلب الاقصى = DF * الحمل المترابطعلما ان DF للمعداتالافرادية يترواح قيمته بين 0.1 الى 1.0

مثال لتطبيق الأحمال :
1- غرفة معيشة مساحتها 3×3 متر مربع. بأستخدام طريقة الاحمال النوعية أحسب الحمل الكهربي الكلي. علما بأن الغرفة تحتاج لمخارج انارة lighting و مخارج قوي (برايزsockets) و مخرج لجهاز تكييف air conditioning.
الحل: الحمل النوعي لانارة المنازل (من جدول 1 صفحة 7) 32 واط لكل متر مربع
اذن الغرفة تحتاج الي 3×3×32 =300 واط انارة
و توزع انارة: نقطتين بالسقف و نقطة بالحائط أي (2×(2×40)) واط +1×60واط
الحمل النوعي لبرايز المنازل (من جدول 4 صفحة 10) 32 ×0.85 واط لكل متر مربع
اذن الغرفة تحتاج الي 3×3×32 ×0.85=250 واط مقابس
و توزع المقابس: نقطتين بالحائط أي (2×10) امبير
الحمل النوعي لتكييف المنازل (من جدول 4 صفحة 10)= 800 واط للغرفة
الحمل الكهربي الكلي للغرفة =300+250+800=1350 واط
تأثير الأحمال على معامل القدرة

تستهلك الأحمال الكهربية (المواتير-السخانات-الأفران-................) مركبتين من الطاقة الكهربية:
الطاقة الفعالة :وهى تقاس بالكيلووات ساعة Kwh ويرمز لها بالرمز (P ) وهى تتحول الى شغل ميكانيكى أو حرارة أو إضاءة
الطاقة الغير فعالة:وهى تقاس بالكيلوفارKVAR ويرمز لها بالرمز (Q) وتأخذ أحد الشكلين:
الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر الكهربية التأثيرية مثل المحولات والمحركات و...............
الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر السعوية مثل مكثفات الكابلات ومكثفات القوى و..............
ويعرف المجموع الاتجاهي لكل من القدرة الفعالة والغير فعالة بالقدرة الظاهرية ويرمز لها بالرمزS))
وهى بالكيلو فولت امبير KVA] S = P+Q]


عند توصيل مصنع أو شركة على شبكة الكهرباء فإن الأحمال الكهربية تسحب كل من القدرة الفعالة
والقدرة الغير فعالة وتبعا لقيمة احتياجها من الطاقة الفعالة والطاقة الغير فعالة يتحدد معامل قدرة هذه الأحمال
معامل القدرة:ويرمز له بالرمز(P.F) او(Ф(cos
معامل القدرة=(القدرة الفعالة / القدرة الظاهرة)=[P/S]
ويعرف ايظا بأنه جيب تمام الزاوية بين القدرة الفعالة والظاهرة وتتراوح قيمته من 0 الى 1 وكلما اقترب
من الواحد كلم تعاظمت الفائدة العائدة على كل من المستهلك وشركة الكهرباء
متوسط قيمة معامل القدرة لبعض المعدات والأجهزة الكهربية
المحرك التأثيري الشائع بنسبة تحميل 100% =0.85
اللمبات التوهجية (التقليدية) =1.0
اللمبات الفلورسنت (بدون مكثف تعويض) =0.5
اللمبات الفلورسنت (بمكثف تعويض) =0.93
ماكينات لحام بالمقاومات الكهربية=0.8/0.9
وحدات لحام بالقوس الكهربي=0.7/0.9

لماذا يجب تحسين معامل القدرة ؟؟؟؟
وحيث أن أغلب الأحمال الكهربية عبارة عن أحمال حثية (المواتير-الطلمبات-مصابيح الفلورسنت-..........)
فإنها تستهلك طاقة غير فعالة كبيرة لذلك يتم تركيب مكثفات قوى لتحسين معامل القدرة وذلك للحفاظ على القدرة
الغير فعالة في مستوى أقل من القيمة التعاقدية التي يتم الاتفاق عليها مع شركة الكهرباء حيث تلزم الشركة المتعاقدين بألا يقل متوسط معامل القدرة عن0.9 فى السنة
وينص عقد توريد الكهرباء مع شركات التوزيع لبد معامل القدرة:
الأسعار موضوعة على أساس متوسط معامل القدرة 0.9 فى السنة
لكل 1/100 من انخفاض معامل القدرة عن 0.9 تزداد قيمة الطاقة بقدار 0.5% وذلك حتى معامل قدرة 0.7
لكل 1/100 من انخفاض معامل القدرة عن 0.7 تزداد قيمة الطاقة بمقدار 1%
معنى هذا أن المشتركين الذين يقل متوسط معامل القدرة لأحمالهم عن 0.9 تطبق عليهم فروقات الانخفاض طبقا لقيمة متوسط معامل القدرة0
تحسين معامل القدرة من إستخدام محولات وكابلات وقواطع أصغر حجما بالاضافة إلى تخفيض الفقد والجهد الكهربي
كيف يمكن تحسين معامل القدرة؟؟؟؟
يعتمد تحسين معامل القدرة على تقليل القدرة الغير فعالة الازمة للأحمال الكهربية بمعنى اخر أن المكثفات
تركب لتوفير الكمية المطلوبة من القدرة الغير فعالة للأحمال الكهربية.
تحتاج أغلب الأحمال في المصانع لتحسين معامل القدرة إلى مجموعة مكثفات تعرف بالمراحل
Automatic self regulating capacitor bank))
وهى عبارة عن مجموعة من المكثفات ومصهرات وكونتاكتورات وقاطع تيار وجهاز تحكم وتوصل المجموعة على التوازي مع أحمال المشترك وهذه المجموعة تقوم بضبط قيمتها أتوماتيكيا حسب الاحتياج للقدرة غير الفعالة
ويعتمد الضبط على قيمة الحمل غير الفعال بالدوائر المركب عليها المجموعة وكذلك بالتغير فيه والقيمة المطلوبة لمعامل القدرة.


مثال مبسط:
القيمة التعاقدية للأحد المنشآت =206 ك0وات
معامل القدرة حاليا=0.67
المطلوب رفع معامل القدرة إلى 0.95
أولا:يتم حساب القدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.67
cosФ=0.67 so, Ф=47.93°
Q=P X tanФ =206 x tan47.93=228.24 KVAR


ثانيا:حساب لقدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.95
cosФ=0.95 so, Ф=18.19°
Q=P X tanФ =206 x tan18.19=67.7 KVAR

إ






hghplhg hg;ivfhzdm