ما هو العاكس ثلاثي الطور وكيف يعمل

بعد مناقشة العاكس ذو الطور المنفصل، سنقوم اليوم بتحليل مكون رئيسي في التركيبات الشمسية الكبيرة: العاكس ثلاثي الطور.

إن مغادرة نظام كهربائي ثلاثي الطور من الأنظمة التقليدية أحادية الطور تعزز الكفاءة وتفتح آفاقًا لتوزيع الطاقة بشكل أفضل. إن فهم أساسيات الطاقة ثلاثية الطور أمر أساسي لتقدير تطبيقاتها في أنظمة الطاقة الشمسية.

 

 

ما هي الطاقة ثلاثية الطور

الطاقة ثلاثية الطور هي نوع من نقل الطاقة الكهربائية التي تتضمن ثلاثة أشكال موجية جيبية، كل منها متباعد في الطور بمقدار ثلث الدورة، أو 120 درجة. إنها طريقة شائعة تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية، وتوزيعها، واستخدامها.

يمكن أن تختلف معايير الجهد لأنظمة الكهرباء ثلاثية الطور بناءً على التنظيمات الإقليمية ومتطلبات الشبكة وممارسات الصناعة.

 

جهد الطاقة ثلاثي الطور في أوروبا

على سبيل المثال، يتبع نظام إمداد الكهرباء ثلاثي الطور في أوروبا عادةً الفولتية القياسية، مثل 380V/400V/415V، مع وجود اختلافات محتملة بين الدول.

تستخدم إمدادات الكهرباء ثلاثية الطور نظام 4 أسلاك، مع ثلاثة أسلاك تُسمى أسلاك الطور أو الخط، والسلك الرابع كأسلاك محايدة. الجهد بين أي سلكين خط يُسمى 380 فولت، 400 فولت، أو 415 فولت، ويُطلق عليه جهد الطور إلى الطور / جهد الخط.

الجهد الطور إلى المحايد / جهد الطور، المقاس بين كل سلك خط وسلك محايد، هو 220/230/240 فولت. يمتد هذا المعيار إلى ما هو أبعد من السياقات الصناعية والتجارية، حيث يجد تطبيقه في الإعدادات السكنية أيضًا.

 

جهد الطاقة ثلاثي الطور في أمريكا الشمالية

في الأمريكتين، تظهر أنظمة الطاقة ثلاثية الطور معايير جهد متنوعة، مع قيم شائعة تبلغ 208 فولت، 240 فولت، أو 480 فولت، تحددها التطبيقات المحددة واللوائح المحلية.

على سبيل المثال، أنظمة الطاقة ثلاثية الطور، الشائعة في المباني التجارية في الولايات المتحدة، تتميز عادةً بإعداد 120/208V مع أربعة أسلاك. تفضل المصانع الصناعية ترتيب ثلاثي الطور أكثر كثافة وقوة 277/480V، مما يوفر إمدادًا أكبر بكثير من الطاقة إما بنفس التيار.

 

جهد الطاقة ثلاثي الطور في أوقيانوسيا

في أوقيانوسيا، تتماشى أستراليا ونيوزيلندا مع الممارسات العالمية، حيث تعتمد معايير 400 فولت للأنظمة الشمسية ثلاثية الطور.

 

جهد الطاقة ثلاثي الطور في آسيا

الانتقال إلى آسيا، تختار الصين 380 فولت أو 400 فولت، وتتبنى اليابان المعايير المحلية مثل 200 فولت أو 400 فولت. في الشرق الأوسط، كما هو الحال في المملكة العربية السعودية، يسود معيار موحد 400/690 فولت.

 

جهد الطاقة ثلاثي الطور في أفريقيا

بالتحول إلى أفريقيا، تلتزم جنوب أفريقيا بمعايير 400 فولت، بينما تميل نيجيريا ودول أفريقية أخرى نحو المعايير الأوروبية، حيث تستخدم 400 فولت للأنظمة ثلاثية الطور. وتتشابه دول شمال أفريقيا مثل مصر مع الشرق الأوسط بمعايير 400/690 فولت.

 

ما هو العاكس ثلاثي الطور

محول ثلاثي الطور هو جهاز يقوم بتحويل الطاقة المستمرة إلى ثلاثة أشكال موجية متناوبة متميزة، متباعدة 120 درجة لإنشاء خرج متناوب ثلاثي الطور متزامن.

في تطبيقات الطاقة الشمسية، يلعب العاكس دورًا حاسمًا من خلال تحويل الطاقة الشمسية المستمرة إلى طاقة متناوبة لدمج سلس مع الشبكة أو المعدات ثلاثية الطور، لا سيما في الأنظمة الهجينة التي تتطلب تحويلًا فعالًا للطاقة.

 

كيف يعمل العاكس ثلاثي الطور في نظام الطاقة الشمسية

تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد

عادةً، تتكون الطاقة ثلاثية الطور من أربعة أسلاك، حيث تعمل ثلاثة منها كأطوار نشطة وسلك إضافي محايد، مؤرض عند لوحة التوزيع.

على سبيل المثال، فإن محول PowMr SunSmart L3 series (8kw، 12kw) يضمن مخرجات AC عبر L1 و L2 و L3 و N، مع جهد طور قابل للتعديل يتراوح بين 200 إلى 240Vac (230Vac افتراضي). بالإضافة إلى ذلك، يوفر المحول مرونة مع جهد خط قابل للتعديل بين 350 و 415V، مع إعداد افتراضي قدره 400Vac. هذه القابلية للتكيف تفيد كل من الأجهزة أحادية الطور والأجهزة ثلاثية الطور، مما يجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات للتطبيقات السكنية والتجارية.

 

تنظيم الطاقة المستمرة من الألواح الشمسية (DC إلى DC)

لتلبية الطلبات العالية على الطاقة وضمان استقلال النظام ثلاثي الطور عن الشبكة، يتم دمج بطاريات تخزين الطاقة بشكل شائع. وهذا يسمح للنظام بالعمل بشكل مستقل ويعمل كنسخة احتياطية خلال انقطاع الشبكة. لاستغلال الطاقة الشمسية بكفاءة، تتضمن العاكسات ثلاثية الطور أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية بنظام تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT).

على سبيل المثال، فإن محول PowMr SunSmart L3 8kw ثلاثي الطور مزود بـ وحدات تحكم شحن MPPT مزدوجة، كل منها يدعم نطاق جهد إدخال واسع يتراوح من 200 إلى 650 فولت تيار مستمر، مع أقصى قدرة إدخال للطاقة الشمسية تبلغ 6000 واط لكل قناة. وهذا يضمن أن تعمل الألواح الشمسية بكفاءتها القصوى، مما يعزز أداء النظام الكلي ويزيد من حصاد الطاقة.

 

تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر

بعد دمج بطارية تخزين الطاقة، فإن تحويل الطاقة المتناوبة إلى طاقة مستمرة يعزز من مرونة نظام الكهرباء. الجمع السلس بين تحويل الطاقة المتناوبة إلى طاقة مستمرة وتحويل الطاقة المستمرة إلى طاقة متناوبة يُحسن من استخدام الطاقة وتفاعل الشبكة.

تضمن هذه الوظيفة الديناميكية ليس فقط توفير طاقة مستقرة ولكن أيضًا تمكّن النظام من الاستفادة من ساعات الذروة المنخفضة وتقليل تكاليف الكهرباء. في سياق أنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور، تت amplified مزايا تقليل الذروة وملء الوادي، خاصة في البيئات الصناعية حيث يكون الطلب في ذروته أكثر وضوحًا.

يقبل العاكس ثلاثي الطور من PowMr نطاق جهد الطور من 170 إلى 280 فولت ونطاق جهد الخط من 305 إلى 485 فولت خلال مرحلة تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. يتميز بإعدادات الشحن/التفريغ حسب الفترات الزمنية، ويستفيد من تعريفة الذروة والوادي لتقليل التكاليف. مثالي لأنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور، خاصة في البيئات الصناعية، يتفوق في تطبيقات تقليل الذروة وملء الوادي، مما يضمن إمدادًا مستقرًا للطاقة وتفاعلًا فعالًا مع الشبكة.

 

التزامن مع الشبكة

في أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة، فإن التزامن الدقيق مع الشبكة الكهربائية، مما يعني تحقيق التناغم في تردد الإخراج، والشكل الموجي، والطور، والجهد، أمر حاسم للتكامل السلس، وهو ضروري لنقل الطاقة بسلاسة. سيكون العاكس ثلاثي الطور مسؤولاً عن هذه المهمة.

تجسدها العاكس ثلاثي الطور من PowMr، حيث يقدم خيارات تردد تبلغ 50 أو 60 هرتز، مما يساهم في اتصال متزامن ومستقر بالشبكة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يوفر خرج موجة جيبية نقية، مما يعزز جودة وموثوقية الطاقة المولدة.

 

مزايا المحولات ثلاثية الطور على المحولات أحادية الطور

كثافة الطاقة المعززة
تسمح العاكسات ثلاثية الطور بتوصيل تيار مكافئ باستخدام أسلاك أصغر، مما يزيد من كثافة الطاقة الإجمالية في أنظمة التوزيع.

تعزيز الكفاءة
بالمقارنة مع الدوائر أحادية الطور، توفر الأنظمة ثلاثية الطور تقريبًا ضعف الطاقة بنفس التيار، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة في توزيع الطاقة.

تحسين المساحة
الاستخدام المدمج لمزيد من الطاقة في مساحة أقل يقلل من تكاليف الكابلات ويؤجل النفقات الرأسمالية، مما يساهم في تحسين المساحة بشكل عام.

قابلية التطبيق
مفيد بشكل خاص في البيئات التي تتطلب طاقة عالية مثل التركيبات التقنية ذات الكثافة العالية، مراكز البيانات، المستودعات، التصنيع، وصناعات الإنتاج.

 

الخاتمة - عندما تكون المحولات ثلاثية الطور ضرورية

من المهم أن نلاحظ أنه بالنسبة للتطبيقات السكنية التي تحتوي على تركيبات شمسية أصغر، قد يكون العاكس الشمسي أحادي الطور كافياً. يعتمد الاختيار بين العواكس أحادية الطور وثلاثية الطور على المتطلبات المحددة للتركيب وخصائص الشبكة الكهربائية المحلية. فيما يلي السيناريوهات الشائعة حيث تكون مزايا توزيع الطاقة ثلاثية الطور ضرورية لتحقيق الأداء الأمثل والتكامل.

 

التطبيقات الصناعية

تستفيد الصناعات التي تعتمد على الآلات الثقيلة وذات الطلب العالي على الطاقة بشكل كبير من المحولات ثلاثية الطور. إن القدرة العالية والثبات الذي توفره أنظمة الثلاثة أطوار أمران حاسمان لاستدامة العمليات الصناعية دون انقطاع.

 

التجهيزات التجارية الكبيرة

تجد المنشآت التجارية التي لديها متطلبات طاقة كبيرة، مثل المراكز التجارية، ومراكز البيانات، والمجمعات المكتبية الكبيرة، أن المحولات ثلاثية الطور ضرورية. يمكن لهذه المحولات التعامل بكفاءة مع الأحمال المتنوعة والم demanding التي تواجهها في مثل هذه البيئات.

 

المنازل ذات استهلاك الطاقة العالي

في المساكن التي تتواجد فيها الأجهزة التي تستهلك الطاقة بشكل كبير، مثل سخانات المياه الكهربائية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ومعدات المطبخ، يمكن أن يوفر العاكس ثلاثي الطور إمدادًا كهربائيًا أكثر توازنًا واستقرارًا. وهذا مهم بشكل خاص في المنازل الكبيرة التي تعمل فيها عدة أجهزة عالية القدرة في وقت واحد.

 

مزارع الطاقة الشمسية

في مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة التي تغطي مساحات شاسعة، تعتبر المحولات ثلاثية الطور ضرورية. إن قدرتها على نقل الطاقة لمسافات طويلة مع الحد الأدنى من الفقدان تضمن توصيل الطاقة بكفاءة من الألواح الشمسية البعيدة إلى نقطة الاتصال بالشبكة.

 

المركبات الكهربائية (EVs)

تستخدم المركبات الكهربائية غالبًا محولات ثلاثية الطور في إلكترونيات الطاقة الخاصة بها لتحويل الطاقة المستمرة من البطارية عالية الجهد (HV) إلى طاقة متناوبة لتشغيل المحرك الكهربائي. توفر الأنظمة ثلاثية الطور تشغيلًا أكثر سلاسة وكفاءة لدفع المركبات الكهربائية.

 

اتصال الشبكة

في المناطق التي يكون فيها شبكة الكهرباء ثلاثية الطور، يضمن استخدام عاكس الطاقة الشمسية ثلاثي الطور تكاملًا سلسًا مع الشبكة. تُستخدم الأنظمة ثلاثية الطور بشكل شائع في المناطق الحضرية وفي المواقع ذات الطلب العالي على الطاقة. يساعد استخدام عاكس ثلاثي الطور في تحقيق توازن توزيع الطاقة عبر الأطوار الثلاثة.