كيف يعمل نظام الطاقة بالتيار المستمر؟

يتكون التيار المستمر من قطبين، موجب وسالب. يكون جهد القطب الموجب مرتفعًا، بينما يكون جهد القطب السالب منخفضًا. عند توصيل القطبين بالدائرة، يُمكن الحفاظ على فرق جهد ثابت بين طرفي الدائرة، مما يسمح بمرور تيار كهربائي من القطب الموجب إلى القطب السالب. لا يكفي فرق مستوى الماء وحده للحفاظ على تدفق ثابت، ولكن بمساعدة المضخة التي تدفع الماء باستمرار من مستوى منخفض إلى مستوى مرتفع، يُمكن الحفاظ على فرق معين في مستوى الماء لتكوين تدفق ثابت.

يُستخدم نظام التيار المستمر في محطات الطاقة الكهرومائية والحرارية ومحطات التحويل المختلفة. ويتكون هذا النظام بشكل أساسي من بطاريات، وأجهزة شحن، ولوحات تغذية التيار المستمر، وخزائن توزيع التيار المستمر، وأجهزة مراقبة طاقة التيار المستمر، ومغذيات فرعية للتيار المستمر. وتوفر شبكة إمداد طاقة التيار المستمر الضخمة والموزعة طاقة تشغيل آمنة وموثوقة لأجهزة الحماية المرحلية، وفصل وإغلاق قواطع الدائرة، وأنظمة الإشارات، وشواحن التيار المستمر، واتصالات نظام الطاقة غير المنقطعة (UPSC)، وغيرها من الأنظمة الفرعية.

هناك مبدأان للعمل، أحدهما هو استخدام الطاقة الكهربائية الرئيسية لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر؛ والآخر يستخدم التيار المستمر

تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر

عند تحويل جهد التيار الكهربائي الرئيسي إلى الجهد المطلوب عبر مفتاح الإدخال وتشغيل المحول، يدخل الجهد إلى دائرة التثبيت المسبق. تعمل هذه الدائرة على تنظيم الجهد مبدئيًا للوصول إلى جهد الخرج المطلوب، وذلك لتقليل انخفاض الجهد بين مدخل ومخرج الصمام، مما يقلل من استهلاك الطاقة في صمام تنظيم الجهد العالي ويحسن كفاءة عمل مصدر الطاقة المستمر. بعد مرور الجهد عبر مصدر الطاقة المنظم مسبقًا والمرشح، يكون الجهد الناتج مستقرًا بشكل أساسي، ويمر تيار مستمر ذو تموج منخفض نسبيًا عبر صمام تنظيم الجهد العالي الذي تتحكم فيه دائرة التحكم، وذلك للحصول على أعلى جهد بدقة وسرعة، مما يضمن دقة وأداء تنظيم الجهد وفقًا للمعايير. بعد ترشيح جهد التيار المستمر بواسطة المرشح الثاني، نحصل على طاقة خرج التيار المستمر المطلوبة. وللحصول على قيمة جهد الخرج أو قيمة التيار الثابت المطلوبة، نحتاج أيضًا إلى أخذ عينات من قيمتي جهد الخرج والتيار. ثم تُرسل هذه البيانات إلى دائرة التحكم/الحماية، حيث تقوم هذه الدائرة بمقارنة وتحليل قيم الجهد والتيار الخارجة مع القيم المُحددة بواسطة دائرة ضبط الجهد/التيار، ثم تُشغل دائرة المُنظم المُسبق وأنبوب ضبط الطاقة العالية. وبذلك، يُمكن لمصدر الطاقة المُثبت بالتيار المُستمر إخراج قيم الجهد والتيار المُحددة. وفي الوقت نفسه، عندما تكتشف دائرة التحكم/الحماية قيمًا غير طبيعية للجهد أو التيار، يتم تفعيل دائرة الحماية لدخول مصدر الطاقة في وضع الحماية.

مصدر طاقة تيار مستمر

يُخرج خطّا التيار المتردد الداخلان تيارًا مترددًا واحدًا (أو خط تيار متردد واحد فقط) عبر جهاز التبديل لتزويد كل وحدة شحن بالطاقة. تقوم وحدة الشحن بتحويل طاقة التيار المتردد ثلاثية الأطوار الداخلة إلى طاقة تيار مستمر، وشحن البطارية، وتزويد حمل ناقل الإغلاق بالطاقة في الوقت نفسه. يزود ناقل الإغلاق ناقل التحكم بالطاقة عبر جهاز خافض للجهد (بعض التصاميم لا تتطلب جهازًا خافضًا للجهد).

مصدر طاقة تيار مستمر

تُدار كل وحدة مراقبة في النظام وتُتحكم بها بواسطة وحدة المراقبة الرئيسية، وتُرسل المعلومات التي تجمعها كل وحدة مراقبة إلى وحدة المراقبة الرئيسية لإدارتها بشكل موحد عبر خط اتصال RS485. تستطيع شاشة العرض الرئيسية عرض معلومات متنوعة في النظام، كما يمكن للمستخدم الاستعلام عن معلومات النظام وتفعيل وظائف التحكم عن بُعد الأربع على شاشة العرض الرئيسية عبر اللمس أو لوحة المفاتيح. ويمكن أيضًا الوصول إلى معلومات النظام من خلال واجهة اتصال الحاسوب المضيف على شاشة العرض الرئيسية. بالإضافة إلى وحدة القياس الأساسية الشاملة، يمكن تجهيز النظام بوحدات وظيفية مثل مراقبة العزل، وفحص البطارية، ومراقبة قيم التبديل، والتي تُستخدم لمراقبة نظام التيار المستمر بشكل شامل.