طريقة استخدام الحاسبة
- يُضاف صف لكل حمل أو لكل مجموعة من الأحمال المتماثلة، ويُدخل العدد وقدرة التشغيل للوحدة الواحدة (kW أو kVA أو hp للمحرك) ومعامل قدرتها.
- يُعلَّم خيار «محرك» للأحمال التي تحتاج إلى إقلاع، وتُختار طريقة الإقلاع: التشغيل المباشر DOL أو البادئ الناعم أو مغيّر السرعة VFD. ويُملأ مضاعف kVA الإقلاع تلقائيًا (6× و3× و1.5×)، ويُستبدل ببيانات الدوار المقفل للمحرك إن توفرت.
- يُضبط معامل التباين (1 إذا أمكن أن تعمل الأحمال كلها معًا)، وهامش التصميم (20–25 % شائع)، وأي نسبة تخفيض للارتفاع أو لدرجة الحرارة من بيانات صانع المولدة.
- تُترك قدرة الإقلاع عند 1.0 للحصول على نتيجة متحفظة، ولا تُرفع إلا لمطابقة منحنى إقلاع المحركات لدى الصانع عند هبوط الجهد المقبول.
- تُقرأ أدنى قدرة مطلوبة والمقاس الشائع التالي، ثم يُنظر أيّ المتطلبين هو الحاكم.
طريقة الحساب: المعادلة
على المولدة أن تفي بحدّين منفصلين. ففي التشغيل يجب أن يوفر المحرك القدرة الفعلية kW وأن يوفر مولّد التيار المتناوب القدرة الظاهرية kVA؛ فالمولدة المقنّنة 100 kVA عند معامل قدرة 0.8 لا تعطي إلا 80 kW، ولذلك يُفحص الشرطان كلاهما. وعند إقلاع المحرك يسحب لفترة قصيرة أضعاف kVA تشغيله بمعامل قدرة منخفض، وأكبر خطوة من هذا النوع، مضافةً إلى كل ما يعمل في تلك اللحظة، هي التي تحدد في الغالب مقاس المولدات التي تغذي محركات.
الرموز والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| P, Q, S | القدرة الفعلية وغير الفعّالة والظاهرية | kW, kVAr, kVA |
| DF | معامل التباين: نسبة الحمل الموصول الذي يعمل في وقت واحد | — |
| PF_gen | معامل القدرة المقنّن للمولدة (عادةً 0.8) | — |
| multiple | kVA الإقلاع ÷ kVA التشغيل للمحرك | × |
| capability | kVA الإقلاع اللحظية التي تستطيع المولدة تسليمها ÷ kVA المقنّنة | × |
| margin, derate | هامش التصميم، والانخفاض في القدرة بسبب ظروف الموقع | % |
مثال محلول
الأحمال: إنارة 10 kW بمعامل قدرة 1.0؛ ومضخة 15 kW بمعامل قدرة 0.85 بتشغيل مباشر DOL (6×)؛ ومروحة 7.5 kW بمعامل قدرة 0.8 على بادئ ناعم (3×). معامل التباين 1، والهامش 20 %، ولا تخفيض، وقدرة الإقلاع 1.0.
إقلاع المحرك هو الذي يحدد المقاس هنا لا حمل التشغيل. ولو رُكّب بادئ ناعم على المضخة (3×) لانخفضت الذروة إلى 18.38 + 52.94 = 71.3 kVA، ولكفت مولدة بنحو 75 kVA للتشغيل والإقلاع معًا. وهذا هو السبب المعتاد لأهمية طريقة الإقلاع في مشاريع المولدات.
الافتراضات
- تُقلع المحركات واحدًا تلو الآخر، ويكون أسوأها في الأخير.
- تُضاف kVA الإقلاع حسابيًا إلى kVA تشغيل الأحمال الأخرى، وهذا يزيد قليلًا على المجموع الاتجاهي الحقيقي، أي أنه في جانب الأمان.
- قائمة المقاسات قائمة شائعة في السوق لقدرات kVA، وليست مجموعة منتجات صانع بعينه.
حدود الاستخدام
- يعتمد الاختيار الفعلي للمولدة على برنامج التحجيم لدى الصانع أو على منحنيات إقلاع المحركات المنشورة، التي تربط kVA الإقلاع بهبوط الجهد والتردد العابر.
- حدود هبوط الجهد (مثل 15–20 % للإنارة أو 30–35 % لبعض كونتاكتورات المحركات) غير محسوبة مباشرة، وقدرة الإقلاع بديل مبسّط عنها.
- قد تحتاج الأحمال اللاخطية (UPS ومغيّرات السرعة والمقوّمات) إلى مولّد تيار متناوب أكبر للحد من تشوه الجهد.
- الأحمال الدفعية الكبيرة، مثل مضخات الحريق، قد تحتاج إلى فحوص مستقلة وفق فئات الأداء في ISO 8528-5.
- للقدرة الأساسية (prime) والاحتياطية (standby) والمستمرة (continuous) تعريفات محددة (ISO 8528-1)، فيجب التأكد من أن القدرة المقارَن بها تطابق نمط التشغيل لديك.
المراجع
معايير ومراجع تتناول هذا الموضوع؛ اعتمد الإصدار المعمول به في بلدك.
- ISO 8528-1، مجموعات التوليد ذات التيار المتناوب المدارة بمحركات احتراق داخلي ترددية — الجزء 1: التطبيق والقدرات والأداء (تعريفات القدرة).
- ISO 8528-5، الجزء 5: مجموعات التوليد — الأداء العابر وقبول الأحمال.
- IEEE Std 446 ("Orange Book")، الممارسة الموصى بها لأنظمة القدرة الطارئة والاحتياطية في التطبيقات الصناعية والتجارية.
- NEMA MG 1، المحركات والمولدات — رموز حروف kVA الدوار المقفل (المشار إليها أيضًا في NEC 430.7(B)).
أسئلة شائعة
لماذا مضاعف التشغيل المباشر DOL هو 6×؟
تسحب المحركات الحثية عند تشغيلها مباشرة على الخط عادةً من خمسة إلى ثمانية أضعاف تيار الحمل الكامل بمعامل قدرة منخفض حتى تقترب من سرعتها. والقيمة 6× شائعة في التخطيط، أما الرقم الحقيقي فيُؤخذ من حرف الرمز للمحرك (NEMA MG 1) أو من تيار الدوار المقفل الذي يعطيه الصانع.
هل يزيل مغيّر السرعة VFD مشكلة الإقلاع؟
إلى حد كبير؛ فهو يرفع سرعة المحرك تدريجيًا ويستطيع حصر التيار عند نحو تيار الحمل الكامل، فتكون القيمة النموذجية 1–1.5×. لكنه يسحب تيارًا توافقيًا قد يستدعي تكبير مولّد التيار المتناوب، فيُرجع في ذلك إلى مورّد المولدة.
ما معامل التباين الذي أستخدمه؟
يُستخدم 1.0 ما لم يكن معلومًا أن بعض الأحمال لا تعمل معًا أبدًا. ومعامل التباين خاص بكل مشروع، وقد تشترط الأكواد في المولدات الاحتياطية التي تغذي أحمال سلامة الأرواح افتراض تشغيل كل الحمل الموصول.
لماذا يوجد هامش وتخفيض معًا؟
الهامش يغطي نمو الحمل مستقبلًا وعدم اليقين في بيانات الأحمال، والتخفيض يغطي نقص قدرة المولدة في الارتفاعات العالية أو مع حرارة الهواء المرتفعة. وهما أثران منفصلان، فتطبّق الحاسبة كليهما.
هل أعتمد على «المقاس الشائع التالي»؟
هو القيمة التالية في قائمة شائعة لقدرات kVA في السوق. والمجموعات الفعلية تختلف بين الصانعين، فقد يكون «125 kVA» لدى صانع هو «130 kVA» لدى آخر. لذا يجب التأكد دائمًا من ورقة بيانات منتج محدد.