توصيلة النجمة في نظام القدرة ثلاثي الطور

ما هي طريقة توصيل النجمة في أنظمة القدرة الكهربائية؟

اتصال النجمة أو اتصال (Y) هو ترتيب لثلاثة من المكونات السلبية (غير الفعالة) والمتشابهة أو المختلفة مثل (المقاوم، المحرِّض، المكثف)، كما يستخدم هذا الترتيب بشكل عام في نظام القدرة ثلاثي الطور لتوصيل الحمل المتوازن من مصدر جهد التيار المتردد (AC).

كذلك عندما يكون تدفق التيار خلال المراحل الثلاث متساوياً؛ فإنه يطلق عليه تيار متوازن، وعندما لا يكون تدفق التيار عبر نظام ثلاثي الطور متساوياً؛ فإنه يطلق عليه “تيار غير متوازن”، وفي هذه الحالة وأثناء الحالة المتوازنة، لن يكون هناك تيار يتدفق عبر الخط المحايد، وبالتالي لا يوجد استخدام للطرف المحايد.

ولكن عندما يكون هناك تيار غير متوازن يتدفق في الدائرة ثلاثية الطور، يكون للحياد دور حيوي، لذلك سوف يأخذ التيار غير المتوازن إلى الأرض ويحمي المحول، وهذا هو المبدأ المستخدم في نظام نقل الطاقة عالية الجهد أيضاً، كذلك قد يؤثر التيار غير المتوازن على المحول وقد يتسبب أيضاً في “تلف مادي للمحول”، ولتجنب ذلك؛ فإن اتصال النجمة هو الحل المفضل لنقل القدرة الكهربائية لمسافات طويلة.

العلاقات الخاصة بتوصيلة النجمة في أنظمة ثلاثية الطور:

• يعمل اتصال نجم التوازن ثلاثي الطور بموجب القاعدة الحالية للانطلاق، وهو المجموع الجبري لكل التيار في العقدة يساوي صفراً وذلك حسب قانون كيرتشوف الخاص بالتيار.

• جهد الخط (line) يساوي √3 مرات من جهد الطور (phase).

• تيار الخط (line) يساوي “جبرياً” تيار الطور (phase).

• قيمة الصافي لنقل “القدرة الكهربائية” في النظام ثلاثي الطور (P) هو:

• القدرة هي كمية مستقلة من ترتيب الدائرة لنظام ثلاثي الطور، لذلك ستكون القدرة الصافية في الدائرة هي نفسها في الطور والخط.

• نظراً لوجود ثلاث مراحل؛ فإن مضاعف 3 يتم إجراؤه في معادلة القدرة العادية ويكون (PF)، وهو “معامل القدرة”، كما يعتبر عامل القدرة عاملاً مهماً جداً في النظام ثلاثي الطور وأحياناً بسبب خطأ معين، لذلك يتم تصحيحه باستخدام المكثفات.

ميزات استخدام اتصال النجمة في أنظمة القدرة الكهربائية:

• يمكن تقليل تكلفة العزل عن طريق تقليل جهد الطور.

• بشكل أساسي، يتم استخدام هذا الترتيب في تطبيق تيار بدء التشغيل العالي وعزم الدوران مثل المطحنة، مغذي السلسلة، الخلاط.

• نقل القدرة الكهربائية عالية الجهد وفائقة الجهد بشكل موثوق.

• يزيد من استقرار النظام أو يحمي الآلات الكهربائية من العطل الثقيل عن طريق تحويل تيار العطل إلى الأرض.

• يمكن توفير الطريقة الفعالة للطاقة عن طريق تقليل جهد المحرك الكهربائي.

سلبيات استخدام اتصال النجمة في أنظمة القدرة الكهربائية:

• تقليل الجهد في وحدة تغذية المحرك، ثم تقليل سرعة المحرك، وعادة ما تكون (2/3) مرات من سرعته المقدرة، ومن ثم لا يمكننا الحصول على عزم دوران كامل من المحرك كما هو مصمم للقيام بذلك، لذلك علينا أن نختار ترتيباً بديلاً لتعديل النسق مثل (Star delta starter).

• زيادة حجم الموصل حيث يقلل الجهد الكهربائي يؤدي إلى إنفاق تكلفة النحاس الإضافية.

• زيادة الخسائر الكهربائية المصاحبة للتيارات العالية.