النظام الكهربائي أحادي الطور

نظرة شمولية:

في ظل التطور والثورة التكنولوجية اليوم، أصبحت قوة الكهرباء أكثر من ضرورة للبشرية، بحيث يستخدم الناس الكهرباء للتدفئة والتبريد واستخدام الكمبيوتر في مختلف وشتى المجالات وغير ذلك الكثير.
على غرار ذلك الأجهزة المحمولة والأجهزة المنزلية، حيث لا يمكننا العمل دون توصيل أجهزتنا أو شحن هواتفنا المحمولة في ذات الوقت وبكفاءة عالية دون مواجهة أي خلل، كما أن الكهرباء أعادت ضبط حياتنا منذ يوم اكتشافها أول مرة.
اليوم، تمثل الولايات المتحدة الأمريكية أحد القادة الاقتصاديين في سوق الطاقة العالمي والبالغ قيمته 6 تريليون دولار، ففي عام 2018، كان الاستخدام الكهربائي للمراوح ومعدات تكييف الهواء لتبريد المساحات الداخلية للمنازل هو أكبر استخدام منفرد للكهرباء من قبل القطاع السكني في الولايات المتحدة، وذلك وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية.
 في نفس العام، قدر قطاع الطاقة الأمريكي أن التبريد كان أكبر استخدام منفرد للكهرباء في القطاع التجاري تحديداً، بينما زادت هذه الحقائق المؤثرة من فضول البعض بشأن الكهرباء، ولكن هل تساءلنا يوماً عن العلم الواقف وراء توزيع الحمل الإلكتروني وكيف تعمل الطاقة الكهربائية في الأجهزة على أقل تقدير؟
وهل نعلم أن القدرة أحادية الطور توفر الكهرباء للمنازل السكنية؟ ولكن لماذا يعتقد أن معظم الناس يفضلون القدرة ثلاثية الطور على الطاقة أحادية الطور؟

تعريف الطور في النظام الكهربائي:

الطور هو التيار الكهربائي، أو الجهد الكهربائي وذلك بين السلك الموجود وكذلك الكابل المحايد، سيتم تحليل شكل الموجة للإشارات الإلكترونية بواسطة مرسمة الذبذبات؛ وذلك من أجل فهم ما هو المقصود بجهد أو تيار الطور (المرحلة)، علماً بأن راسم الذبذبات هو جهاز رقمي يرسم رسمًا بيانياً يوضح من خلاله جهد الإشارة اللحظي كدالة للوقت (اقتران بالنسبة للزمن).

علاوة على ذلك، تعتمد المرحلة على توزيع الحمل الكهربائي المقابل لنوع الوحدة، سواء كانت طاقة أحادية الطور أو ثلاثية الطور، الطور الواحد أو (المرحلة الأولى) لها طاقة أقل، وتتطلب سلكين؛ بينما تتطلب المرحلة الثلاثية (ثلاثية الأطوار) المزيد، بما في ذلك ثلاثة أو أربعة أسلاك.

ما هي القدرة أحادية الطور؟

تعمل القدرة أحادية الطور على تغيير جهد إمداد طاقة التيار المتردد بواسطة نظام معين، و في كثير من الأحيان تُعرف الطاقة أحادية الطور باسم “الجهد السكني”؛ نظراً لأنها تستخدم في معظم المنازل السكنية، وفي توزيع الطاقة، نستخدم أحادي الطور والأسلاك المحايدة ويحمل سلك الطور التيار الحي، بينما يوفر السلك المحايد مساراً يعود فيه.

في توزيع الطاقة، نستخدم أحادي الطور والأسلاك المحايدة ويحمل سلك الطور التيار الحي، بينما يوفر السلك المحايد مساراً يعود فيه التيار، حيث يخلق نظام أحادي الطور موجة جيبيه واحدة بجهد منخفض، كما يبدأ الجهد المشترك للطاقة أحادية الطور عند 230 فولت، كما أن تردده يقترب من 50 هرتز بالثانية الواحدة.
تتطلب المحركات أحادية الطور دوائر إضافية للعمل؛ نظراً لأن الإمداد أحادي الطور المتصل بمحرك التيار المتردد لا يولد مجالاً مغناطيسياً دواراً، إن مخرج الطاقة لمصدر أحادي الطور ليس ولا يعتبر مقداراً ثابتاً، مما يعني أن إمداد الجهد الخاص به يمكن أن ينخفض أو يرتفع.

ما هي مزايا استخدام القدرة أحادية الطور؟

تقوم القدرة أحادية الطور بتوليد الكهرباء للمنازل السكنية والإمدادات المنزلية؛ نظراً لأن معظم الأجهزة لا تتطلب سوى قدراً صغيراً من الطاقة كي تعمل، بما في ذلك المراوح والسخانات والتلفزيون والثلاجة والأضواء بشتى أنواعها.

التصميم والتشغيل الخاص بهذه الأحمال الكهربائية بسيط للغاية ويحتوي على وحدة خفيفة الوزن ومدمجة، والتي سيكون التيار عبرها أقل عندما يكون نقل الجهد مرتفعاً.

بسبب التيار المنخفض بمعنى آخر فقد تضمن من خلاله القدرة أحادية الطور أن تعمل الوحدة الداخلية على النحو الأمثل، ومع الزيادة في كفاءة ناقل الحركة. من الأفضل استخدام الطاقة أحادية الطور مع وحدات حصانيه (ذات القدرة الميكانيكية)، ولكن بشكل جزئي أو منخفض تصل إلى 5 حصان.

ما هي عيوب استخدام القدرة أحادية الطور؟

تحتاج المحركات الصغيرة أحادية الطور إلى دوائر إضافية مثل مشغلات المحرك (على غرار المكثفات البادئة في المراوح والمضخات)؛ وذلك نظراً لأن إمدادها أحادي الطور غير كافٍ لبدء التشغيل الأولي المطلوب.
تتطلب المحركات الصناعية أحمالاً إلكترونية ثقيلة بعض الشي، لذلك لا يمكن للقدرة أحادية الطور أن تقوم بالمطلوب لفشلها في توفير عدة مراحل تشغيلية غير المرحلة الأولى، إضافةً الى ذلك التكلفة الاقتصادية العالية التي تحتاجها المحركات أحادية الطور من مكثفات وبادئات تشغيلية.