في محطات الطاقة الكهربائية الحديثة، يتطلب التصميم الدقيق لأنظمة الطاقة فهمًا واضحًا للأحمال اللحظية (العابرة) وتأثيرها على حجم المعدات، وخاصةً شواحن البطاريات في أنظمة التيار المستمر. تُفصّل هذه المقالة مفهوم الأحمال العابرة وتداعياتها، وكيفية حساب سعة الشاحن بشكل صحيح في مثل هذه الظروف.

1. ما هو الحمل اللحظي (العابر)؟

الحمل المؤقت هو حالة طلب طاقة عالية وقصيرة المدة، تستمر عادةً من بضع ملي ثانية إلى عدة ثوانٍ. وتتميز هذه الأحمال بما يلي:

(1) تيار أو طاقة عالية السعة

(2)مدة قصيرة

(3) توقيت غير متوقع

أمثلة شائعة:

تيارات الاندفاع أثناء بدء تشغيل المحرك أو تنشيط المحول (حتى 5-10 أضعاف التيار المقدر)

تحويل الطفرات من آلات اللحام أو معدات الحث عالية التردد

أحداث الأعطال، مثل ضربات البرق أو الدوائر القصيرة، التي تسبب ارتفاعات قصيرة في الأحمال ولكنها شديدة

2. لماذا تعتبر الأحمال المؤقتة مهمة؟

(أ) التأثير على المعدات الكهربائية

يجب تصنيف المكونات الكهربائية مثل قواطع الدائرة والمحولات والكابلات للتعامل مع:

ذروة تحمل التيارات

الإجهاد الحراري أثناء الطفرات:
قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى انهيار العزل أو ارتفاع درجة الحرارة أو فشل المعدات.

(ب) التحديات التي تواجه أجهزة الحماية

قد تُسيء مرحلات الحماية تفسير الأحمال العابرة على أنها حالات عطل. من الضروري:

تعيين حدود الحماية المناسبة

التمييز بين الأعطال العادية والأعطال الفعلية

3. كيفية حساب سعة الشاحن (أنظمة التيار المستمر لمحطات التوزيع الفرعية)

سيناريو:

يُزوّد الشاحن نظام تيار مستمر بالطاقة، يدعم البطاريات، وحماية التحكم، وأحمال الطوارئ. يجب أن يُراعي الحجم المناسب ما يلي:

طلب شحن البطارية

أحمال التيار المستمر في الحالة المستقرة

الأحمال المؤقتة المحتملة (اللحظية)

4. حساب خطوة بخطوة

(أ) تحديد تيار الشحن

بالنسبة لبطاريات الليثيوم أو الرصاص الحمضية، يكون الشحن بالتيار الثابت عادةً 0.1C–0.2C، حيث C هي السعة المقدرة (Ah).

مثال:
سعة البطارية = 200 أمبير/ساعة
تيار الشحن = 0.1C = 20A

(ب) احسب قوة الشحن

جهد الشحن = 2.35 فولت/خلية × 110 خلية = 258.5 فولت
طاقة الشحن = 20 أمبير × 258.5 فولت = 5.17 كيلو واط

(ج) إضافة أحمال أخرى

الحمل الثابت: على سبيل المثال، أجهزة التحكم/الحماية ≈ 1 كيلو واط

الحمل العابر: على سبيل المثال، إغلاق قاطع الدائرة ≈ 3 كيلو وات (مدة قصيرة)

(د) مراعاة هامش الكفاءة والسلامة

كفاءة الشاحن (η): عادةً 85%

عامل الهامش: عادة 20-30%

5. الصيغة النهائية

ص _شاحن =ص _الشحن +ص _{حمولة منتظمة} +ص _{الحمل المؤقت /} η ×(1+الهامش)

6. أمثلة على الحسابات

الحالة أ: لا يتداخل الشحن والحمل المؤقت

قوة الشحن = 5.2 كيلو واط

الحمل المنتظم = 1 كيلو واط

الحمل العابر = مستبعد

P=(5.2+1)×1.2/0.85≈8.75 كيلو وات⇒اختر شاحنًا بقوة 10 كيلو وات

الحالة ب: يحدث الشحن والحمل المؤقت في نفس الوقت (أسوأ سيناريو)

الحمل العابر = 3 كيلو وات متضمن

P=(5.2+1+3)×1.2/0.85≈13.06 كيلو وات⇒اختر شاحنًا بقوة 15 كيلو وات

خاتمة

يُعدّ التصميم لظروف الأحمال المؤقتة أمرًا أساسيًا لضمان موثوقية محطة التوزيع. قد يؤدي التقليل من تقدير الطلب في أوقات الذروة إلى تعطل المعدات وتوقف النظام. عند حساب سعة الشاحن، يُرجى مراعاة ما يلي دائمًا:

متطلبات شحن البطارية

تداخل الحمل الثابت والحمل العابر

هوامش الكفاءة والسلامة

مع مراعاة هذه الاعتبارات، يمكنك ضمان تشغيل أنظمة الطاقة المستمرة الخاصة بك بأمان وكفاءة وموثوقية - حتى أثناء الارتفاعات اللحظية في التيار.