عندما تعمل المولدات الكهربائية بحمولة زائدة لفترات طويلة، فإنها تنتج حرارة كبيرة جدًا، مما يسرّع من تلف العزل في ملفاتها. حتى التشغيل بزيادة قدرة لا تتعدى 10 بالمئة لمدة أشهر متواصلة يمكن أن يقلل عمر العزل إلى النصف تقريبًا بسبب الضرر الحراري المتراكم داخل الملفات. وتؤدي الحرارة مع الوقت إلى تصلب أصباغ الطلاء المستخدمة في الملفات، ما يؤدي إلى تشققات تبدأ بالظهور وينتج عنها في النهاية أعطال بين الدورات في الملفات. كما تعاني الموصلات النحاسية عند تعرضها لدورات تسخين وتبريد مستمرة. ويُضعف هذا الإجهاد الحراري المتكرر هذه الموصلات تدريجيًا، ما يجعل النظام بأكمله أقل كفاءة وأكثر عرضة للأعطال في اللحظات التي يتزايد فيها الطلب على الطاقة بشكل كبير. ولهذا السبب فإن إدارة الحمولة بشكل جيد ليست مجرد أمر مهم، بل أمر حيوي لضمان الاستقرار الحراري وتحقيق أقصى عمر ممكن لأي نظام مولدات كهربائية.
عندما تتغير الأحمال بسرعة، تُظهر ذلك مشاكل في سرعة استجابة منظم الجهد التلقائي (AVR)، مما يؤدي إلى تقلبات في الجهد تخرج عن النطاق الطبيعي المحدد بنسبة ±5%. إن ارتفاع الكيلوواط المفاجئ يبطئ قدرة النظام على التعديل، ما قد يتسبب في انخفاض الجهد أحيانًا إلى أقل من 90% من القيمة المتوقعة. ولا يتعلق الأمر فقط بأرقام على الشاشة، بل تحدث تأثيرات حقيقية عند حدوث ذلك. فالأجزاء الإلكترونية الحساسة قد تتعرض للتلف، وقد تتوقف المحركات عن العمل تمامًا. ومن ناحية أخرى، عندما يحدث انخفاض غير متوقع في طلب الحمل، نشهد بدلًا من ذلك ارتفاعات مفاجئة في الجهد. هذه القفزات تضع ضغطًا إضافيًا على جميع الأجهزة المتصلة بالنظام، وقد تؤدي مع الوقت إلى تلف مواد العزل. والخلاصة واضحة لأي شخص يتعامل مع أنظمة الطاقة يوميًا: إذا لم نُدار تنوعات الحمل هذه بشكل صحيح، فإن المولدات نفسها والأجهزة التي تستمد منها الطاقة ستتعرض لمشاكل في الموثوقية sooner or later.
تراقب أجهزة الاستشعار الحرارية والاهتزازية المتصلة من خلال تقنية إنترنت الأشياء المولدات ذات الهيكل المفتوح بفترات تقارب 500 مللي ثانية، وترسل معلومات مباشرة وفورية إلى وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة المعروفة لدينا. وماذا يحدث بعد ذلك؟ حسنًا، تقوم هذه الأنظمة الذكية بتعديل إمدادات الوقود والتبريد بناءً على احتياجات الحمل الفعلية، مما يقلل من تأخير التشغيل المزعج بنسبة تقارب 40 بالمئة مقارنة بالأساليب اليدوية التقليدية. وفيما يتعلق بالحفاظ على التشغيل السلس، فإن عناصر التحكم التكيفية تُحدث فرقًا كبيرًا أيضًا. فهي تنجح في الحفاظ على مستويات الجهد فوق 90% حتى خلال فترات الانتقال الصعبة، وتقلل من التوافقيات الضارة وتحمي اللفات من التلف. وكل هذا السلوك الاستجابي يعني أن المولدات يمكنها التعامل مع المتطلبات المتغيرة دون أي عناء.
عندما تقترب متطلبات النظام من السعة القصوى، تدخل دوائر التخفيض الآلي حيز العمل وتزيل الأحمال غير الضرورية من الشبكة خلال ثانيتين فقط. تبقى الأمور المهمة مثل الإنارة الطارئة والأجهزة الطبية متصلة لأنها تحتل المرتبة العليا في قوائم الأولويات التي نحددها مسبقًا. والهدف الأساسي من هذا الإعداد هو منع تعطيل النظام بالكامل عند ارتفاع الحمل بشكل كبير، كما أنه يوفر أيضًا كمية كبيرة من تكاليف الوقود، تتراوح بين 15 وربما حتى 22 بالمئة عندما تستمر انقطاعات الكهرباء لعدة أيام. ومن خلال النظر إلى التطبيقات الواقعية في المصانع والمنشآت، فإن هذا النوع من إدارة الأحمال الذكية يقلل من توقف المولدات عن العمل بشكل ملحوظ، حوالي 57٪ وفقًا للاختبارات الميدانية. ويحدث ذلك أساسًا لأنه يمنع التسلسلات الخطيرة من الأعطال، حيث يؤدي عنصر واحد ساخن إلى فشل متتالٍ في جميع مكونات النظام.
يجب تخفيض سعة مجموعات المولدات المفتوحة عند التشغيل في ظروف تتجاوز الظروف القياسية. عند الارتفاعات التي تزيد عن 1000 متر، يؤدي نقص كثافة الهواء إلى تقليل كفاءة المحرك، مما ينتج عنه فقدان في القدرة بنسبة تصل إلى 3٪ لكل زيادة بمقدار 300 متر، وفقًا لإرشادات ISO 8528. كما تتطلب درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن 40°م تخفيض السعة بنسبة 1-2٪ لكل ارتفاع بمقدار 5.5°م لتجنب التسخين الزائد.
عندما تكون الأحمال غير الخطية مثل محركات السرعة المتغيرة موجودة، فإنها تميل إلى التسبب في مشاكل تشويه التوافقيات. فالتيارات التي تتجاوز 10% من إجمالي التشويه التوافقي (THD) تولد في الواقع حرارة إضافية داخل اللفات. وهذا يعني أن المهندسين غالبًا يحتاجون إلى تقليل سعة النظام ما بين 5% و15% فقط لتجنب إتلاف العزل. فماذا يحدث عندما يُهمَل كل هذا؟ حسنًا، تُظهر الدراسات أن معدلات الفشل تزداد بنسبة حوالي 27% في الأنظمة التي لم تُعدَّل بشكل صحيح. ولأي شخص جاد في إدارة الطاقة، يجب أن تأخذ حسابات الكيلوواط المناسبة بعين الاعتبار متطلبات التخفيض الخاصة بالموقع. وإلا، فإن توقع سنوات من التشغيل الخالي من الأعطال يكون طلبًا مبالغًا فيه من المعدات التي تتعرض لهذا النوع من الإجهادات.
EN