کاهش ولتاژ چیست؟

کاهش ولتاژ عبارت است از کاهش موقت ولتاژ الکتریکی بین 10 تا 90 درصد ولتاژ اسمی که از نیم سیکل تا یک دقیقه طول می کشد. این اختلال کیفیت توان زمانی اتفاق می‌افتد که تقاضای ناگهانی جریان بالا-از راه‌اندازی موتور، اتصال کوتاه یا خطای سیستم{4}} باعث می‌شود ولتاژ برای مدت کوتاهی قبل از بازگشت به سطوح عادی کاهش یابد.

درک افت ولتاژ اهمیت دارد زیرا این پدیده بر عملیات صنعتی در سراسر جهان تأثیر می گذارد. تجهیزات تولید مدرن، از کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی گرفته تا درایوهای سرعت متغیر، به طور فزاینده‌ای نسبت به این افت‌های کوتاه ولتاژ حساس شده‌اند. یک رویداد کاهشی که فقط چند چرخه طول می کشد می تواند کل خط تولید را تعطیل کند، سیستم های داده را خراب کند یا به الکترونیک حساس آسیب برساند.

علل رایج کاهش ولتاژ

کاهش ولتاژ هم از منابع داخلی و هم از اختلالات شبکه خارجی ناشی می شود. سه علت اصلی عبارتند از عیوب خط، راه اندازی موتور القایی و برق رسانی ترانسفورماتور.

علل شبکه خارجی

خطاهای سیستم قدرت نشان دهنده شدیدترین منبع کاهش ولتاژ است. هنگامی که یک خط-به-خطای زمین در جایی از شبکه برق رخ می دهد، می تواند کاربران را در شعاع 100-مایلی تحت تأثیر قرار دهد. صاعقه، سقوط شاخه های درخت، حوادث ترافیکی شامل تیرهای برق و آسیب باد به خطوط انتقال، همگی شرایط گسلی را ایجاد می کنند که در شبکه توزیع منتشر می شود. این رویدادهای جانبی بیشتر افت ولتاژ عمیق‌تر را تشکیل می‌دهند، جایی که ولتاژ به زیر 50 درصد اسمی کاهش می‌یابد.

رویدادهای مربوط به آب و هوا{0}}به‌ویژه افت‌های مشکل‌ساز ایجاد می‌کنند. رعد و برق برای ایجاد مشکل نیازی به برخورد مستقیم با خط برق ندارد-صعودهای نزدیک برق قابل توجهی را از منبع محلی می‌گیرند، شبکه را تحت فشار قرار می‌دهند و شرایط افت را برای کاربران اطراف ایجاد می‌کنند. بادهای شدید مداوم در طول طوفان می تواند خطوط را از بین ببرد یا باعث تماس درختان شود و تجهیزات حفاظتی را فعال کند که باعث ایجاد افت ولتاژ در فیدرهای موازی می شود، حتی زمانی که این مدارها همچنان فعال هستند.

علل تسهیلات داخلی

بسیاری از رویدادهای کاهش ولتاژ از تجهیزات داخل یک ساختمان یا نیروگاه منشاء می‌گیرند تا از شبکه. جریان های راه اندازی موتور رایج ترین افت داخلی را در تنظیمات صنعتی ایجاد می کند. موتورهای القایی بزرگ می‌توانند 5 تا 7 برابر جریان نامی خود را در حین راه‌اندازی بکشند و افت ولتاژ قابل‌توجهی در امپدانس سیستم ایجاد کنند که بر سایر تجهیزات موجود در همان مدار تأثیر می‌گذارد.

کوره های قوس الکتریکی در تاسیسات فرآوری فلزات به دلیل نیاز به توان زیاد و متغیر، افت شدید و مکرر ایجاد می کنند. این بارها شرایط نامتعادلی را ایجاد می‌کنند که افت ولتاژ نامتقارن را ایجاد می‌کند که بر فازهای جداگانه تأثیر متفاوتی می‌گذارد. انرژی‌دهی ترانسفورماتور همچنین باعث افتادگی می‌شود، به‌ویژه زمانی که هسته ترانسفورماتور قبل از انرژی‌دهی مجدد، کاملاً مغناطیسی‌زدایی نشده باشد، که منجر به جریان‌های هجومی می‌شود که به طور موقت ولتاژ سیستم را کاهش می‌دهد.

در محیط های مسکونی، افت ولتاژ زمانی رخ می دهد که یخچال، تهویه مطبوع یا فن های کوره روشن می شوند. اگرچه شدت کمتری نسبت به فرورفتگی‌های صنعتی دارد، اما این رویدادها همچنان می‌توانند بر روی لوازم الکترونیکی خانگی تأثیر بگذارند و باعث کاهش قابل مشاهده نورها شوند.

چگونه کاهش ولتاژ بر تجهیزات مختلف تأثیر می گذارد

تاثیر افت ولتاژ بسته به نوع تجهیزات، طراحی، و میزان و مدت افت ولتاژ به طور چشمگیری متفاوت است. بیشتر کاهش ولتاژ بین 2 تا 10 سیکل (33 تا 167 میلی ثانیه در یک سیستم 60 هرتز) طول می کشد، اما حتی رویدادهای کوتاه نیز می توانند باعث خرابی های آبشاری شوند.

حساسیت تجهیزات صنعتی

درایوهای سرعت قابل تنظیم و درایوهای فرکانس متغیر حساسیت بالایی به کاهش ولتاژ نشان می دهند. این دستگاه ها برای حفظ عملکرد پایدار به خازن های باس DC متکی هستند. در حین افت، خازن ها برای جبران کاهش ولتاژ ورودی تخلیه می شوند. اگر فرورفتگی به اندازه کافی عمیق باشد یا به اندازه کافی طول بکشد تا این خازن ها کمتر از حداقل آستانه عملیاتی درایو تخلیه شود، درایو آفلاین می شود. مطالعات تولیدی نشان می‌دهد که خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده ناشی از رویدادهای کاهش ولتاژ به طور متوسط ​​260000 دلار در ساعت برای تأسیسات صنعتی هزینه دارد.

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و سیستم‌های کنترل فرآیند نیز تحمل افتادگی ضعیفی را نشان می‌دهند. این دستگاه‌های مبتنی بر ریزپردازنده{1}}به ولتاژ DC پایدار برای حفظ حافظه و اجرای الگوریتم‌های کنترل نیاز دارند. کاهش ولتاژ می تواند داده ها را خراب کند، پردازنده را بازنشانی کند یا باعث شود PLC وارد یک حالت خطا شود که نیاز به مداخله دستی برای راه اندازی مجدد فرآیندهای تولید دارد.

کنتاکتورها و رله‌های استارت موتور در هنگام کاهش ولتاژ زمانی که ولتاژ سیم پیچ به زیر آستانه خروج می‌رسد، معمولاً حدود 70{2}}80٪ ولتاژ نامی کاهش می‌یابد. این باعث می شود که موتورهای متصل با وجود اینکه برق در دسترس باقی بماند، خاموش شوند و باعث خاموش شدن غیر ضروری و تاخیرهای راه اندازی مجدد شود.

کامپیوتر و سیستم های داده

منابع تغذیه در رایانه ها و سرورها از انرژی ذخیره شده در خازن ها برای صاف کردن تغییرات ورودی استفاده می کنند. هنگامی که افت ولتاژ رخ می دهد، این منابع تغذیه جریان افزایش یافته را برای حفظ ولتاژ خروجی می کشند و انرژی خازن را سریعتر تخلیه می کنند. اگر افت از زمان نگه داشتن منبع تغذیه فراتر رود (معمولاً 8-20 میلی‌ثانیه برای تجهیزات درجه مصرف‌کننده)، سیستم برق را از دست می‌دهد، خراب می‌شود و هرگونه داده ذخیره‌نشده را از دست می‌دهد.

مراکز داده با خطر خاصی روبرو هستند زیرا خرابی سرور می تواند هزاران کاربر را به طور همزمان تحت تأثیر قرار دهد. یک کاهش ولتاژ می تواند باعث خرابی پایگاه داده، خرابی تراکنش ها و وقفه های سرویس شود که رفع آنها حتی پس از بازگشت ولتاژ به حالت عادی ساعت ها طول می کشد.

هزینه پنهان کاهش ولتاژ در باتری های لیتیومی 48 ولت eBike

دوچرخه های برقی با نوع خاصی از چالش کاهش ولتاژ مواجه هستند که با مشکلات شبکه-متفاوت است. در سیستم‌های دوچرخه الکترونیکی 48 ولتی که از باتری‌های لیتیوم{3} یونی استفاده می‌کنند، افت ولتاژ زمانی رخ می‌دهد که جریان زیاد از موتور باعث افت موقت ولتاژ به دلیل مقاومت داخلی باتری شود.

یک بسته باتری 48 ولتی eBike معمولی از 13 سلول به صورت سری (پیکربندی 13S)، با ولتاژ کاملاً شارژ شده در حدود 54.6 ولت و قطع ولتاژ پایین نزدیک به 39-42 ولت تشکیل شده است. هنگامی که راکب به شدت شتاب می گیرد، از تپه ها بالا می رود یا در حداکثر سطوح کمکی کار می کند، موتور می تواند 20-30 آمپر از باتری بکشد. این جریان بالا باعث کاهش ولتاژ 3-6 ولتی به دلیل مقاومت داخلی می شود و به طور موقت ولتاژ باتری را به سطوحی کاهش می دهد که باعث می شود سیستم مدیریت باتری (BMS) محافظت در برابر ولتاژ پایین بیاید.

تاثیر عملی به این معنی است که موتورسواران حتی زمانی که باتری شارژ متوسطی را نشان می‌دهد، قطع برق غیرمنتظره را تجربه می‌کنند. اگر ولتاژ استراحت در حدود 43-46 ولت باشد (تقریباً 20-40٪ وضعیت شارژ)، یک ورودی ناگهانی دریچه گاز می تواند ولتاژ را به زیر آستانه قطع کنترلر 40-42 ولت کاهش دهد و موتور را خاموش کند. سپس سواران باید تقاضای برق را کاهش دهند و قبل از ادامه منتظر بازیابی ولتاژ باشند، که می تواند در طول صعود یا ترافیک خسته کننده باشد.

عمر باتری این مشکل را تشدید می کند. همانطور که سلول‌های لیتیوم در چرخه‌های استفاده معمولی تخریب می‌شوند، مقاومت داخلی افزایش می‌یابد و باعث کاهش شدید ولتاژ تحت بارهای یکسان می‌شود. باتری ای که در زمان نو عملکرد خوبی دارد، ممکن است پس از 300 تا 500 چرخه شارژ، رفتار افت مشکلی از خود نشان دهد، حتی اگر اندازه گیری ظرفیت نشان دهنده سلامت قابل قبول باشد.

تعریف فنی و استانداردها

استانداردهای حرفه ای پارامترهای کاهش ولتاژ را دقیقاً تعریف می کنند تا امکان اندازه گیری و مقایسه ثابت در سراسر سیستم های قدرت را فراهم کنند.

استانداردهای IEEE و IEC

استاندارد IEEE 1159 کاهش ولتاژ را به عنوان کاهش ولتاژ RMS بین 10 تا 90 درصد اسمی تعریف می کند که از 0.5 سیکل تا 1 دقیقه طول می کشد. رویدادهای کوتاه‌تر از 0.5 سیکل به‌عنوان گذرا طبقه‌بندی می‌شوند، در حالی که کاهش ولتاژ که بیش از 1 دقیقه طول می‌کشد، کم ولتاژ یا خاموشی پایدار در نظر گرفته می‌شود. این تمایز اهمیت دارد زیرا رویکردهای مختلف کاهش برای افت در برابر شرایط ولتاژ پایین پایدار کار می کنند.

استاندارد IEC 61000-4-30 تعاریف مشابهی را ارائه می‌کند، اما شامل راهنمایی اضافی در مورد روش‌ها و آستانه‌های اندازه‌گیری است. IEC یک افتادگی را زمانی تعریف می کند که ولتاژ به کمتر از 90 درصد ولتاژ اعلام شده برای مدت زمانی بین یک نیم سیکل تا یک دقیقه کاهش می یابد و پس از آن به بیش از 90 درصد بازیابی می شود.

هر دو استاندارد تاکید می کنند که کاهش ولتاژ با دو پارامتر کلیدی مشخص می شود: بزرگی (یا عمق) و مدت. افت تا 70 درصد ولتاژ اسمی به مدت 6 سیکل نشان دهنده یک رویداد متوسط ​​است، در حالی که افت تا 30 درصد ولتاژ به مدت 2 سیکل یک رویداد شدید است که اکثر تجهیزات حساس را از کار می اندازد.

اندازه گیری کاهش ولتاژ

آنالایزرهای کیفیت توان با نظارت مستمر ولتاژ RMS در نرخ نمونه برداری 5 کیلوهرتز یا بالاتر، رویدادهای کاهش را ثبت می کنند. این ابزارها حداقل ولتاژ، مدت زمان، زمان وقوع و زوایای فاز را در طول سه{2}}رویداد فاز ثبت می‌کنند. داده‌ها نشان می‌دهند که آیا افتادگی‌ها متعادل هستند (بر هر سه فاز به طور مساوی تأثیر می‌گذارند) یا نامتعادل (تأثیر متفاوتی بر فازهای فردی دارند).

مقدار کاهش ولتاژ معمولاً به صورت درصدی از مقادیر اسمی یا در واحد{0}} بیان می شود. کاهش ولتاژ تا 0.7 در واحد به معنای کاهش ولتاژ به 70 درصد اسمی است. مدت زمان بر حسب چرخه (در فرکانس 60 هرتز، یک سیکل برابر با 16.67 میلی ثانیه است) یا برای دقت بیشتر بر حسب میلی ثانیه اندازه گیری می شود.

خطاهای یک خط-به-زمین، که بیش از 80 درصد خطاهای سیستم توزیع را نشان می‌دهند، الگوهای افت نامتعادل مشخصی را ایجاد می‌کنند. این الگوها به تحلیلگران کیفیت توان کمک می کند تا مکان و نوع خطا را بر اساس بزرگی ولتاژ نسبی در هر فاز و تغییر زاویه فازی که در طول رویداد رخ می دهد، تعیین کنند.

کاهش ولتاژ در مقابل پدیده های مرتبط

تمایز افت ولتاژ از رویدادهای مشابه کیفیت توان به انتخاب استراتژی‌های حفاظتی مناسب کمک می‌کند.

کاهش ولتاژ در مقابل برون اوت

کاهش ولتاژ و افت ولتاژ هر دو شامل کاهش ولتاژ هستند، اما اساساً در مدت زمان متفاوت هستند. خاموشی‌ها کاهش‌های پایدار ولتاژ عمدی یا غیرعمدی به مدت چند دقیقه یا ساعت است که اغلب توسط شرکت‌های برق در طول دوره‌های اوج تقاضا برای جلوگیری از فروپاشی کلی سیستم اجرا می‌شوند. افت ولتاژ رویدادهای کوتاه و ناخواسته ای هستند که چند ثانیه یا کمتر به طول می انجامند و در نتیجه خطاها یا تغییرات بار ناگهانی ایجاد می شوند.

رویکردهای کاهش به طور قابل توجهی متفاوت است. خرابی ها ممکن است نیاز به هماهنگی ابزار، کاهش بار یا افزایش تولید داشته باشند تا برطرف شوند. کاهش ولتاژ به تجهیزات تهویه کننده توان سریع-نیاز دارد که بتواند ولتاژ جبرانی را در عرض میلی ثانیه تزریق کند.

کاهش ولتاژ در مقابل وقفه

یک وقفه نشان دهنده از دست دادن کامل ولتاژ (زیر 10 درصد اسمی) است، در حالی که افت مقداری ولتاژ را در طول رویداد حفظ می کند. این تمایز اهمیت دارد زیرا رفتار تجهیزات به طور چشمگیری متفاوت است. در طول یک وقفه، منبع تغذیه به طور کامل تخلیه می شود و سیستم ها به طور کامل برق را از دست می دهند. در طول افت، اگر ولتاژ باقیمانده بالاتر از حداقل آستانه باقی بماند، ممکن است برخی از تجهیزات به کار خود ادامه دهند.

وقفه‌ها ناشی از عملکرد دستگاه محافظ{0}}شکن‌کننده‌های مدار یا بازگیرنده‌هایی است که برای رفع عیوب باز می‌شوند. افتادگی زمانی رخ می دهد که خطا وجود داشته باشد، اما قبل از اینکه دستگاه های محافظ کار کنند، یا زمانی که جریان های هجومی زیاد، افت ولتاژ ایجاد می کنند بدون اینکه حفاظتی ایجاد شود.

کاهش ولتاژ در مقابل تورم

تورم ولتاژ پدیده معکوس-افزایش لحظه ای ولتاژ بالای 110 درصد اسمی است. بادکردگی ها کمتر از افت ها اتفاق می افتد و معمولاً از خطاهای تک خطی-به-زمینی در سیستم های زمین نشده، که در آن فازهای بدون خطا با افزایش ولتاژ مواجه می شوند، یا زمانی که بارهای بزرگ به طور ناگهانی قطع می شوند و توان راکتیو که قبلاً توسط آن بار جذب شده است، باعث جهش ولتاژ می شود.

در حالی که افتادگی باعث از کار افتادن تجهیزات یا اختلال در کار می‌شود، تورم می‌تواند باعث آسیب دائمی قطعات با بیش از درجه بندی عایق و فشار بر اتصالات نیمه‌رسانا شود. اثر تجمعی تورم های مکرر به تدریج تجهیزات را تخریب می کند حتی اگر رویدادهای فردی باعث خرابی فوری نشود.

راهبردهای پیشگیری و کاهش

پرداختن به کاهش ولتاژ نیاز به یک رویکرد لایه‌ای دارد که ترکیبی از {0}بهبودهای جانبی، تسهیلات-محافظت سطح و تجهیزات{2}}سخت کردن سطح است.

بهبود طراحی سیستم قدرت

افزایش ظرفیت اتصال کوتاه در نقطه اتصال، میزان کاهش ولتاژ را کاهش می دهد. این را می توان با استفاده از اندازه هادی بزرگتر برای کاهش امپدانس، اتصال به سطوح ولتاژ بالاتر در جایی که جریان خطا بیشتر است، یا نصب ظرفیت ترانسفورماتور اضافی انجام داد. اگرچه این راه حل ها موثر هستند، اما سرمایه گذاری قابل توجهی را شامل می شوند و ممکن است برای امکانات موجود قابل اجرا نباشند.

تجهیزات راه‌اندازی نرم برای موتورهای بزرگ، جریان هجومی را محدود می‌کنند و کاهش ولتاژ{1}}خود القایی در تأسیسات را کاهش می‌دهند. استارت‌های نرم به تدریج ولتاژ را در عرض چند ثانیه به موتورها افزایش می‌دهند، و اوج جریان راه‌اندازی را از 600% به 200-300% کاهش می‌دهند. این راه حل مقرون به صرفه به یکی از رایج ترین منابع افت داخلی می پردازد.

بازیابی ولتاژ دینامیک

ترمیم کننده های ولتاژ دینامیک (DVR) نشان دهنده فناوری پیشرفته کاهش است. دستگاه‌های DVR ولتاژ ورودی را به‌طور مداوم کنترل می‌کنند و در صورت بروز افت، ولتاژ جبران‌کننده را به‌صورت سری با منبع تغذیه تزریق می‌کنند. با استفاده از ذخیره‌سازی انرژی (معمولاً خازن‌ها) و سوئیچینگ سریع الکترونیکی قدرت، دستگاه‌های DVR می‌توانند ولتاژ را در عرض ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه اصلاح کنند، قبل از اینکه تجهیزات حساس اختلال را تشخیص دهند.

سیستم های DVR در حالت بای پس معمولی با راندمان 96 تا 99 درصد کار می کنند و حداقل تلفات را اضافه می کنند. در طول تصحیح افت، آنها می توانند ولتاژ خروجی را برای 0.5-5 ثانیه بسته به ظرفیت ذخیره انرژی و عمق افتادگی حفظ کنند. این بیش از 90٪ از رویدادهای کاهش ولتاژ معمولی را پوشش می دهد. دستگاه‌های DVR در حفاظت از کل خطوط تولید یا تجهیزات فرآیند حیاتی در جایی که راه‌حل‌های دیگر غیرعملی هستند، عالی هستند.

منابع تغذیه بدون وقفه

سیستم های یو پی اس با استفاده از ذخیره انرژی باتری و فناوری اینورتر، هم در برابر کاهش ولتاژ و هم وقفه کامل محافظت می کنند. در طول کاهش، UPS یا به تامین بار از منبع AC در حالی که ولتاژ را تهویه می‌کند (در طرح‌های تبدیل دوگانه{1} آنلاین) ادامه می‌دهد یا در عرض 4-8 میلی‌ثانیه (در طرح‌های تعاملی خطی) به برق باتری سوئیچ می‌کند.

برای حفاظت از کاهش ولتاژ به تنهایی، سیستم های UPS اغلب بزرگ و گران هستند. چرخه باتری در طول رویدادهای افتادگی باعث کاهش عمر باتری و افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود. راه‌حل‌های UPS زمانی بهترین کار را انجام می‌دهند که محافظت در برابر وقفه نیز مورد نیاز باشد، یا برای بارهای کوچک‌تر که اقتصاد UPS منطقی است.

تسهیلات-راه حل های سطح

نصب دستگاه‌های تصحیح کاهش ولتاژ در نقاط استراتژیک-ورودی سرویس، پانل‌های توزیع، یا کنترل‌کننده‌های دستگاه جداگانه-حفاظت هدفمندی را فراهم می‌کند. مکان بهینه به منبع افتادگی، حساسیت بار و اقتصادی بستگی دارد.

برای تأسیسات با بارهای حساس چندگانه، محافظ ورودی سرویس از کل تأسیسات در برابر افتادگی‌های جانبی{0} محافظت می‌کند، اما افت داخلی ناشی از استارت‌های بزرگ موتور را برطرف نمی‌کند. حفاظت در سطح تجهیزات{2}}هزینه کمتری به ازای هر بار محافظت شده دارد، اما به چندین دستگاه نیاز دارد و از تأثیر افتادگی بر تجهیزات محافظت نشده دیگر جلوگیری نمی‌کند.

نظارت بر کیفیت برق به شناسایی فرکانس، بزرگی و منابع افت قبل از سرمایه‌گذاری در کاهش کمک می‌کند. داده‌هایی که نشان می‌دهند 80 درصد از افتادگی‌ها ناشی از خطاهای شهری در مقابل منابع داخلی هستند، به استراتژی‌های حفاظتی بسیار متفاوتی منجر می‌شوند. نظارت همچنین شرایط پایه را ایجاد می کند و بهبود را پس از اجرای کاهش اندازه گیری می کند.

کاهش ولتاژ در کاربردهای خاص

برخی از صنایع با چالش‌های کاهش ولتاژ منحصربه‌فرد مواجه هستند که نیازمند راه‌حل‌های تخصصی هستند.

تولید نیمه هادی

ساخت تراشه به قدرت فوق العاده تمیز و پایدار نیاز دارد. یک افت ولتاژ می تواند یک دسته کامل ویفر به ارزش میلیون ها دلار را خراب کند. کارخانه‌های نیمه‌رسانا معمولاً سیستم‌های قدرت اضافی را با سوئیچ‌های انتقال سریع، محافظت از DVR روی تجهیزات حیاتی و سیستم‌های UPS برای سیستم‌های کنترل و داده نصب می‌کنند.

استانداردهای صنعتی مانند SEMI F47 افت ولتاژ-از طریق الزامات تجهیزات تولید نیمه هادی را مشخص می کند. ابزارها باید بدون وقفه از طریق کاهش ولتاژ تا 50 درصد تا 200 میلی ثانیه، با منحنی‌های تحمل سخاوتمندانه‌تر برای رویدادهای کوتاه‌تر کار کنند.

مراکز داده و رایانش ابری

مراکز داده مدرن با اهداف دسترسی 99.999 درصد کار می کنند، به این معنی که زمان از کار افتادگی سالانه باید کمتر از 5.26 دقیقه باشد. کاهش ولتاژ یک تهدید قابل توجه برای این هدف است. اپراتورهای مراکز داده بزرگ معمولاً چندین لایه حفاظتی را به کار می‌برند:-تهویه برق درجه یک، سیستم‌های UPS تسهیلات، و تجهیزات-منابع تغذیه در سطح با زمان نگه‌داری طولانی-.

تغییر به سمت توزیع ولتاژ DC بالاتر در مراکز داده (380 ولت DC در مقابل 208 ولت AC سنتی) تحمل کاهش ولتاژ ذاتی را فراهم می کند زیرا منابع تغذیه DC می توانند از افت های جانبی AC به طور موثرتری نسبت به مبدل های AC{3}}به{4}DC عبور کنند.

امکانات بهداشتی و درمانی

بیمارستان‌ها به برق بی‌وقفه برای زندگی-سیستم‌های ایمنی نیاز دارند. در حالی که ژنراتورهای اضطراری قطعی کامل را برطرف می کنند، اما به اندازه کافی سریع فعال نمی شوند تا از اثرات کاهش ولتاژ جلوگیری کنند. تجهیزات حیاتی در اتاق‌های عمل، سوئیت‌های تصویربرداری و واحدهای مراقبت‌های ویژه به اصلاح افتادگی یا محافظت UPS برای حفظ عملکرد مداوم نیاز دارند.

دستگاه‌های پزشکی مدرن دارای کنترل‌های مبتنی بر ریزپردازنده{0}}می‌باشند که به اختلالات ولتاژ بسیار حساس هستند. کاهش ولتاژ در حین جراحی می‌تواند نمایشگر تجهیزات را مسدود کند، داده‌های تشخیصی را خراب کند یا باعث بازنشانی دستگاه شود که به چند دقیقه برای بازگرداندن عملکرد کامل نیاز دارد.

حفاظت از کاهش ولتاژ در تأسیساتی که از سیستم‌های باتری لیتیومی 48 ولتی استفاده می‌کنند-چه در دوچرخه‌های الکترونیکی، پشتیبان‌گیری از راه دور یا ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر{2}}هم به ویژگی‌های الکتریکی سلول‌های لیتیوم{3} یون و هم به پروفایل‌های بار خاص نیاز دارد. باتری‌های با ظرفیت بالاتر (اندازه‌گیری شده بر حسب آمپر{5}ساعت) به طور طبیعی افت ولتاژ کمتری را تحت کشش جریان معادل نشان می‌دهند، زیرا بار در گروه‌های سلولی موازی بیشتری توزیع می‌شود و جریان در هر سلول را کاهش می‌دهد و در نتیجه مقاومت داخلی کل را کاهش می‌دهد.

با پیچیده‌تر شدن سیستم‌های قدرت با تولید پراکنده، افزایش نفوذ انرژی‌های تجدیدپذیر و افزایش اتوماسیون، کاهش ولتاژ همچنان یک مسئله حیاتی کیفیت توان باقی خواهد ماند. چالش در حال افزایش است زیرا تجهیزات به طور همزمان به اختلالات حساس تر و برای عملیات حیاتی تر می شوند.

فن‌آوری‌های کاهش‌دهنده مدرن هم از نظر قابلیت و هم از نظر کارایی{0}}هزینه بهبود می‌یابند. پیشرفت در الکترونیک قدرت، تصحیح ولتاژ کارآمدتر را با زمان پاسخ سریع‌تر ممکن می‌سازد. پیشرفت‌های فناوری ذخیره‌سازی انرژی، به‌ویژه در سیستم‌های خازن و باتری، مدت زمان طولانی‌تری را با هزینه کمتر فراهم می‌کند. ادغام تجهیزات با کیفیت توان با سیستم‌های شبکه هوشمند، پاسخ‌های هماهنگ در چندین دستگاه و پیش‌بینی بهتر زمان و مکان وقوع افت را ممکن می‌سازد.

برای سازمان هایی که ریسک کاهش ولتاژ را ارزیابی می کنند، نقطه شروع باید درک کیفیت توان واقعی در تاسیسات خود از طریق نظارت باشد. داده‌های عمومی صنعت در مورد فرکانس کاهش ارزش محدودی را ارائه می‌دهند زیرا هر مکان بر اساس اتصال ابزار، بارهای داخلی و حساسیت تجهیزات، شرایط منحصر به فردی را تجربه می‌کند. نظارت برای 30 تا 90 روز شرایط معمولی را ثبت می‌کند و آسیب‌پذیری‌های خاصی را شناسایی می‌کند تا با روش‌های کاهش هدفمند به جای رویکردهای حفاظتی پوشش داده شود.

سوالات متداول

تفاوت بین کاهش ولتاژ و افت ولتاژ چیست؟

کاهش ولتاژ یک رویداد موقتی است که بین میلی‌ثانیه تا ثانیه طول می‌کشد و خودش را اصلاح می‌کند. افت ولتاژ به کاهش {1}حالت ثابت ولتاژ اشاره دارد که در امتداد هادی ها به دلیل مقاومت و جریان جریان رخ می دهد. افت ولتاژ در طول عملیات بار ثابت است و با اندازه مناسب هادی در طول طراحی سیستم برطرف می شود. کاهش ولتاژ یک رویداد کیفیت توان پویا است که به تجهیزات حفاظتی برای کاهش نیاز دارد.

آیا کاهش ولتاژ می تواند برای همیشه به تجهیزات آسیب برساند؟

کاهش ولتاژ به ندرت باعث آسیب دائمی می شود زیرا ولتاژ در محدوده طبیعی باقی می ماند. با این حال، پاسخ تجهیزات به افتادگی-خاموش شدن ناگهانی، راه اندازی مجدد جریان های هجومی، توالی کنترل خراب-می تواند به طور غیرمستقیم باعث آسیب شود. حوادث مکرر افتادگی باعث تسریع سایش کنتاکتورها، رله‌ها و سیم‌پیچ‌های موتور می‌شود. تأثیر اقتصادی بزرگ‌تر ناشی از تلفات تولید، خرابی داده‌ها و تأخیر در راه‌اندازی مجدد به جای هزینه‌های جایگزینی تجهیزات است.

چگونه بفهمم که آیا تاسیسات من مشکل کاهش ولتاژ دارد؟

علائم عبارتند از سفرهای غیرقابل توضیح تجهیزات، توقف خط تولید که خود را پاک می کنند، خرابی کامپیوتر، سوسو زدن نور در هنگام راه اندازی موتور، و افزایش تعمیر و نگهداری در سیستم های کنترلی. نظارت بر کیفیت توان با ثبت و مشخص کردن رویدادهای افت در طول زمان، پاسخ های قطعی را ارائه می دهد. اگر تجهیزات حساس از کار بیفتند اما تست الکتریکی هیچ ایرادی را نشان ندهد، کاهش ولتاژ ممکن است مقصر باشد.

آیا پنل های خورشیدی و سیستم های باتری به مشکلات کاهش ولتاژ کمک می کنند یا به آنها آسیب می رسانند؟

تولید پراکنده مانند خورشیدی بسته به اجرا می تواند کمک کند و آسیب برساند. اگر اینورترهای متصل به شبکه-بر اساس استانداردهای IEEE 1547 به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که از افت ولتاژ عبور کنند، می‌توانند با تزریق جریان راکتیو به پشتیبانی از ولتاژ در هنگام کاهش ولتاژ کمک کنند. با این حال، اینورترهای قدیمی‌تر که در هنگام فرورفتگی قطع می‌شوند، می‌توانند با حذف تولید درست در زمانی که نیاز است، مشکل را بدتر کنند. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری با کنترل‌های مناسب می‌توانند به طور فعال با تزریق توان واقعی و راکتیو در طول رویدادها، افت‌ها را کاهش دهند، اما تنها در صورتی که به‌جای انرژی پشتیبان ساده برای این منظور طراحی شده باشند.

چرا باتری 48 ولت eBike من شارژ را نشان می دهد اما برق ندارد؟

این مشکل رایج ناشی از کاهش ولتاژ درباتری لیتیوم 48 ولت ebikeدر طول کشش جریان بالا باتری ممکن است ولتاژ استراحت 45 ولت را نشان دهد (نشان دهنده 30-40٪ شارژ)، اما تحت بار، ولتاژ زیر نقطه قطع کنترلر 40-42 ولت کاهش می یابد و باعث خاموش شدن می شود. کاهش سطح کمک پدال یا اجازه دادن به باتری برای مدت کوتاهی به استراحت اجازه می دهد تا ولتاژ به اندازه کافی برای ادامه سواری بازیابی شود.