نوسانات برق به تغییرات غیر پیوسته و دورهای در ولتاژ و جریان الکتریکی در سیستم توزیع برق اطلاق میشود. این تغییرات میتوانند در زمینه فرکانس، ولتاژ یا جریان الکتریکی رخ دهند. نوسانات برق عموماً غیرقابل پیشبینی و نامطلوب هستند و میتوانند به تجهیزات و دستگاههای الکتریکی آسیب برسانند. عواملی نظیر تغییرات ولتاژ، نوسانات فرکانس و نوسانات هارمونیکی میتوانند عمر مفید ماشینآلات و دستگاههای الکتریکی را کاهش دهند و در شرایط حادتر، ممکن است به خرابی یا برقگرفتگی تجهیزات منجر شوند. از این رو، نظارت و مدیریت نوسانات برق دارای اهمیت بالایی است. در این مقاله، اطلاعاتی در مورد این پدیده ارائه خواهیم داد، با آذر نیرو همراه باشید.
نوسان برق چیست؟
نوسانات برق، پدیدهای است که در شبکههای برق رخ میدهد و شامل تغییرات در ولتاژ، جریان و فرکانس میشود. این نوسانات میتوانند بر عملکرد تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی تأثیر بگذارند. به طور خلاصه، نوسان برق به تغییرات دورهای در ولتاژ و جریان شبکه اشاره دارد، که میتواند باعث اختلال در سیستمهای الکتریکی شود. این پدیده بر اساس استاندارد IEEE 1559 (EN50160) تعریف شده است و به عنوان یک چالش در صنعت برق شناخته میشود. نوسانات برق میتواند بر عملکرد تجهیزات حساس تأثیر بگذارد و حتی منجر به خرابی آنها شود. برای حفظ کیفیت و پایداری سیستمهای الکتریکی، مدیریت و کنترل این نوسانات امری ضروری است. در اینجا، ما انواع مختلف نوسانات برقی را بررسی خواهیم کرد تا درک بهتری از چالشهای مرتبط با آن به دست آوریم.
بیشتر بخوانید: ثابت نگه داشتن ولتاژ تجهیزات برقی
بررسی اصلی ترین دلایل نوسان برق
علت نوسان برق شهری چیست؟ در این بخش مهمترین علل نوسانات برقی را بررسی خواهیم کرد.
افزایش یا کاهش ماندگار ولتاژ
تغییرات مداوم و پایدار در ولتاژ برق، به عنوان نوسان ماندگار شناخته میشود. این پدیده زمانی رخ میدهد که ولتاژ به مدت بیش از ۱۰ ثانیه از حد نرمال خود، که معمولاً ۲۲۰ ولت است، خارج شود. برای مثال، اگر ولتاژ به ۱۸۰ ولت کاهش یابد و این وضعیت برای مدت طولانیتری از ۱۰ ثانیه ادامه یابد، نوسان ماندگار اتفاق افتاده است. عوامل مختلفی در ایجاد این نوسان دخیل هستند، از جمله فاصله بین مصرفکننده و نیروگاه، قطر کابلها و سایر فاکتورهای مرتبط.
افزایش یا کاهش لحظه ایی ولتاژ
تغییرات ناگهانی و کوتاه مدت ولتاژ در شبکه برق، به عنوان افزایش یا کاهش لحظهای ولتاژ شناخته میشود. نوسانات لحظهای مشابه نوسانات دائمی هستند، با این تفاوت که زمان آنها متفاوت است؛ به طوری که اگر مدت زمان تغییر ولتاژ کمتر از ۱۰ ثانیه باشد، به عنوان نوسان لحظهای تلقی میشود.
این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط نامناسب شبکه، مشکلات در تجهیزات الکتریکی یا حوادثی که خارج از کنترل هستند، مانند سوختگی، خرابی ترانسفورماتور، و عوامل طبیعی نظیر طوفان، رعد و برق، زلزله و خطاهای تولید برق به وجود بیایند. این نوع تغییرات ولتاژ به عنوان یکی از اشکال نوسانات الکتریکی در شبکه برق شناخته میشوند. معمولاً این نوسانات الکتریکی حداکثر تا ۱۰ ثانیه ادامه دارند و سپس برطرف میشوند.
نوسانات فرکانسی
نوسانات مجاز فرکانس برق شهری معمولاً در محدوده ۴۹٫۵ تا ۵۰٫۵ هرتز قرار دارد. اگر تغییرات فرکانس از این محدوده فراتر رود، ممکن است به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی آسیب برسد. این محدوده در واقع بر اساس استانداردهای تولید برق نیروگاهها و طراحی تجهیزات الکترونیکی تعیین شده است و بسته به نوع سیستمهای برقی و کشورهای مختلف، ممکن است متفاوت باشد.
نوسانات برق از این نوع ممکن است به علت تغییرات بار، عدم هماهنگی در تولید انرژی، نقص در تجهیزات الکتریکی و موارد مشابه ایجاد شوند. این نوسانات فرکانسی میتوانند آسیبهای جدی به دستگاههای الکتریکی وارد کنند و برای کنترل و مدیریت آنها، به سیستمهای همگامسازی و کنترل فرکانس نیاز داریم. به طور کلی، این نوع نوسانات در ژنراتورها زمانی اتفاق میافتد که مولد تحت فشار قرار گیرد یا با مشکلات فنی مواجه شود که در نتیجه آن، فرکانس دچار نوسان میشود.
روش های محافظت در برابر نوسان برق
دستگاه استابلایزر
در صورتی که با نوسانات برق یا کاهش ولتاژ مواجه هستید، بهترین گزینه استفاده از استابلایزر است. این دستگاه میتواند در زمان افت ولتاژ و نوسانات برقی، از قطع برق جلوگیری کند. یکی از معایب آن، هزینه بالای خرید آن است.
محافظ برق
یکی از روشهای متداول برای حفاظت از وسایل برقی، استفاده از محافظ برق است که مانع از آسیب دیدن این وسایل میشود. از جمله ویژگیهای مثبت این سیستم، هزینه پایین آن در مقایسه با سایر روشهاست. اما یکی از معایب این دستگاه، قطع برق در زمان بروز نوسانات است. در صورتی که نوسان برق به مدت کوتاهی رخ دهد و ولتاژ شبکه افزایش یا کاهش یابد، این دستگاه به سرعت برق را قطع کرده و پس از چند دقیقه دوباره آن را وصل میکند. استفاده نکردن از محافظ هم یکی از دلایل نوسانات برق خواهد بود.
بیشتر بخوانید: لزوم استفاده از محافظ برق
دستگاه یو پی اس
استفاده از UPS یا منابع تغذیه بدون وقفه که به عنوان محافظ برق عمل میکند، میتواند با ارائه یک خروجی ثابت، از آسیب به دستگاههای الکتریکی جلوگیری کند. علاوه بر این، به جای استفاده از محافظ برای هر یک از وسایل برقی، میتوانید یک جعبه فیوز تهیه کنید تا از نوسانات برق و ولتاژ که از طریق سیمکشی به دستگاهها منتقل میشود، محافظت کنید و خطرات مربوط به آن را کاهش دهید؛ این روش یکی از سادهترین راهها به شمار میآید.
هرگاه از دستگاه بهره نمیبرید، آن را از outlet جدا کنید. زمانی که دستگاه خاموش است اما هنوز به outlet متصل است، تحت تأثیر نوسانات برق قرار میگیرد؛ اما اگر دستگاه از outlet جدا شود، جریانهای برق هیچ تأثیری بر آن نخواهد داشت.
