أجهزة منزلية

كيف يعمل نظام الطوارئ للتغذية الكهربية

روابط إعلانية

كيف يعمل نظام الطوارئ للتغذية الكهربية

كلنا لا نستطيع ان نعيش بدون كهرباء، ولكن قد يحدث ان تنقطع الكهرباء بسبب كوارث طبيعية مثل الأعاصير، والفيضانات، والبرق أو بسبب حوادث بشرية كان تسير سيارة تحمل عمود طويل فتقطع كوابل الكهرباء ا وان يحدث عطل في المحول فيحترق وكل هذه الأسباب المتعددة تؤدي إلى ضياع التيار الكهربي لساعات طويلة وربما لأيام لحين إصلاح العطل. ونتيجة لاعتمادنا الشديد على الكهرباء في مختلف مناحي الحياة فان انقطاع التيار الكهربي لدقائق يسبب لنا الكثير من الإزعاج، وإذا وصلت مدة القطع لعدة ساعات فإن الكثير من المشاكل ممكن ان تحدث وعلى سبيل المثال:

(1) في الشتاء فان انقطاع الكهرباء يسبب إيقاف التدفئة المنزلية.  ومن الممكن ان تتجمد أنابيب الماء مسببة في خسائر تصل لآلاف الدولارات.

(2) انقطاع الكهرباء يعني توقف الثلاجة عن العمل. وهذا يعرض الأطعمة المحفوظة فيها إلى الفساد.

(3) إذا كان في المنزل مريض يحتاج إلى بعض التجهيزات الخاصة لاستمرار حياته فان انقطاع الكهرباء يعرضه لخطر الموت.

(4) إذا كنا نتحدث عن حي ريفي فان انقطاع التيار الكهربي يسبب انقطاع المياه أيضا.

روابط إعلانية

لهذا فانه من الضروري ان نحصل على نظام كهرباء للطوارئ لتجنب الكثير من المشاكل.  وفي هذه المقالة من كيف تعمل الأشياء سوف نقوم بشرح العديد من الخيارات والطرق المختلفة لتوصيل هذه الأنظمة بالبيت لترتاح من مشاكل انقطاع الكهرباء.

الخيارات المتاحة لأنظمة التغذية الكهربية والهدف منها

لتتمكن من توليد طاقة كهربائية مناسبة للاستخدام في حالة الطوارئ فانك بحاجة إلى ان تحصل على احد الخيارين التاليين:

(1) موتور توليد كهرباء engine-powered generator يعمل من خلال حرق الوقود وقد يكون بنزين أو ديزل أو بروبان.

(2) عاكس inverter ومزود للطاقة الكهربية وفي الأغلب تكون بطارية سيارة.

ولكي تقرر أي من الخيارين انسب لك، فانك بحاجة إلى تحديد احتياجاتك الأساسية من الكهرباء في حالة حدوث خلل يسبب في انقطاع الكهرباء.  وربما يكون هناك أربعة طرق لاستخدام الطاقة الكهربية في حالة الطوارئ وهي:

(1) إذا كنت تريد تزويد منزلك بأقل طاقة كهربية ممكنة مثل إضاءة بعض مصابيح المنزل أو شحن جهاز الجوال أو تشغيل جهاز لاسلكي للطوارئ.  فانك تستطيع ان تفعل ذلك باستخدام مولد صغير أو باستخدام عاكس inverter موصول ببطارية سيارتك.

روابط إعلانية

(2) إذا كنت ترغب في تشغيل جهاز التلفاز أو جهاز فرن المايكروويف بالإضافة إلى إنارة بعض المصابيح الكهربية وتشغيل جهاز الكمبيوتر لانجاز بعض الأعمال الضرورية. فانك تحتاج إلى مولد كهربائي بقدرة 1000 وات مع وصلة كهربائية لتوصيل الأجهزة الكهربية المطلوب تشغيلها بالمولد.

(3) إذا كان الهدف هو تشغيل الثلاجة الكهربية بالإضافة إلى الأجهزة السابقة الذكر في فانك بحاجة إلى مولد بقدرة كهربية تتراوح بين 2500 إلى 3500 وات.

(4) إذا كان الهدف هو تشغيل سخان كهربي للتدفئة أو تشغيل مكيف هواء فانك بحاجة إلى مولد كهربي بقدرة 500 وات على الأقل وموصول بالدائرة الكهربية الخاصة بمنزلك.

في الجزء التالي من هذا المقال سوف نتحدث عن كيفية تقدير القدرة الكهربية المطلوبة.

القدرة الكهربية المطلوبة وكيف تقدر لكي تتمكن من تقدير القدرة الكهربية المطلوب ان يوفرها مولد الكهرباء في حالة الطوارئ فانك تحتاج إلى تقدير قدرة الأجهزة الكهربية التي لديك والتي تنوي ان توصلها بمولد الكهرباء لتشغيلها.

إن الوحدة الأساسية لقياس القدرة الكهربية هي الوات watt، وباستخدام مزود الطاقة فان هناك تقيمان مختلفان لقدرته وهي القدرة في الحالة المستقرة steady-state wattage وقدرة الاندفاع surge wattage. وللتوضيح دعنا نفترض لمبة فلوريسنت بقدرة 60 وات فإنها تحتاج إلى قدرة كهربية قدرها 60 وات وهذه القدرة تلزم عند تشغيل اللمبة وتلزم أيضا لاستمرار اللمبة في تزويدنا بالضوء، أما مروحة السقف التي تحتاج إلى 150 وات لتبدأ في العمل وبعد ذلك يكفي لها 75 وات. القدرة الكهربية الإضافية اللازمة ليبدأ موتور المروحة في العمل تسمى قدرة الاندفاع surge wattage وهذا يلزم أي موتور كهربي ليبدأ العمل.  وفي الجدول التالي بعض القيم للقدرة اللازمة لبدأ التشغيل surge wattage والقدرة الطبيعية typical wattage اللازمة لاستمرار العمل.


ربما تلاحظ عزيزي القارئ عندما تقوم بتشغيل جهاز التكييف المركزي في منزلك انخفاض لحظي في شدة إضاءة مصابيح المنزل وربما لو كنت تعمل على جهاز كمبيوتر شخصي يقوم بإعادة تشغيل نفسه لانخفاض التيار الكهربي اللازم له، (هذا يحدث في حالة ضعف في الكهرباء) وهذا بسبب قدرة الاندفاع اللازمة لجهاز التكييف ليبدأ العمل 30 كيلو وات ولكن بعد ذلك تنخفض القدرة المستهلكة إلى 15 كيلو وات.  

لذلك فانك إذا أردت ان تشغل أجهزة التكييف أو مضخة ماء فيجب ان تحصل على مولد بقدرة كهربية عالية ليتمكن من توفير الطاقة الكهربية اللازمة لبدأ التشغيل وهذا سيكون مكلف جدا.

كذلك لو كنت تستخدم كمبيوترك الشخصي على مولد كهربي وكانت الثلاجة تعمل على نفس المولد، فسوف تحتاج إلى جهاز ups (uninterruptible power supply) وذلك لأنه في كل مرة تبدأ الثلاجة في التبريد سوف تستنفذ كمية كبيرة من الطاقة من المولد فتفصل التيار الكهربي عن الكمبيوتر ولذلك فان وحدة UPS تكون ضرورية لتزويد الكمبيوتر بالكهرباء اللازمة لحظة انخفاضها. لأنه لا يمكن بأي حال من الأحوال لمولد كهربائي صغير ان يوفر الطاقة اللازمة في حالة بدأ التشغيل للأجهزة التي تتطلب قدرة اندفاع كبيرة في بداية التشغيل.

لتقدير القدرة الكهربية المطلوبة، يجب ان تقوم بجمع القدرة الطبيعية للتشغيل وقدرة الاندفاع اللازمة لكل جهاز سوف تقوم بتشغيله في نفس اللحظة. وهنا مثالين على ذلك:

(1) إذا كنت تنوي تشغيل تلفاز صغير ومصباحين بقدرة 60 وات، فان القدرة الكهربية المطلوب ان يوفرها المولد يجب ان تكون على الأقل 220 وات وقدرة اندفاع بقيمة 270 وات.  ولتكون في الجانب الأمن فان قدرة تشغيل 250 وات وقدرة اندفاع 300 وات هي القيم المطلوبة لجهاز توليد الكهرباء.

(2) إذا كنت ترغب في تشغيل ثلاجة وجهاز تلفاز ملون وفرن المايكروويف في نفس اللحظة فان قدرة تشغيلية 2250 وات وقدرة اندفاع 3800 وات هي ما يجب أن يكون المولد قادرا على توفيرها في حالة تشغيل هذه الأجهزة كلها في نفس الوقت.  ولكن إذا قمت بالتحكم في توقيت التشغيل بحيث لا يتطلب عليك ان تشغل هذه الأجهزة كلها مع بعض فيمكن أن نقول 2400 وات كقدرة اندفاع كافية. أما إذا رغبت في تشغيل جهاز واحد فقط فعليك أن تحسب القدرة الكهربية اللازمة لأكثر الأجهزة استهلاكا للكهرباء وفي هذه الحالة هي الثلاجة.

ملاحظة: يمكنك أن تتحكم في تشغيل الأجهزة التي تعمل في البيت في حالة انقطاع التيار الكهربي وبالتالي لا تضطر إلى شراء مولد كهربي غالي الثمن لان مولدات الكهرباء الأكثر من 5000 وات تصبح مكلفة جدا فمثلا جهاز توليد كهرباء بقدرة اقل من 5000 وات تصل تكلفته إلى 600 دولار والمولد بقدرة 10000 وات تصل تكلفته إلى 2500 دولار.  

الاختيار بين المولد الكهربي Generator والعاكس  Inverter

المولد الكهربي engine-power generator طريقة سهلة لتزويد المنزل بالكهرباء في حالة انقطاع التيار الكهربي عنه.  ومولد كهربي بقدرة 5000 وات تتراوح تكلفته بين 600 إلى 1200 دولار قادرا على تزويد المنزل بتيار كهربي متردد بفرق جهد 120 فولت أو 240 فولت. ويستهلك المولد جالون وقود كل ساعتين عمل متواصل ليعطي قدرة كهربية 1000 وات. 


موتور كهربي بقدرة 5000 وات

المولد الكهربي له بعض العيوب وهي خزان الوقود حيث لا يمكن الاحتفاظ بالوقود في الخزان لفترات طويلة (أكثر من شهر) وصوته المرتفع ومتطلبات الصيانة اللازمة له كل فترة من الزمن.

أما العاكس inverter فهو جهاز كهربي يقوم بتحويل 12 فولت إلى 120 فولت.  ويمكنك تشغيل العاكس على بطارية سيارتك أو على بطارية خارجية مخصصة للعاكس تستخدم في حالة انقطاع التيار الكهربي.  ويزود العاكس مع بطارية السيارة قدرة كهربية تصل إلى 200 وات، ويمكنك ان تحصل من العاكس على 2500 وات باستخدام المزيد من البطاريات المتصلة مع بعض وهذا يكلف 600 إلى 1000 دولار.  والعاكس له ميزتان هما الهدوء حيث لا يصدر عنه صوت كذلك متطلبات الصيانة قليلة جدا.

بعض الاعتبارات التي يجب ان تأخذها في الحسبان عند استخدام العاكس

(1) يمكن شراء عاكس بـ 50 دولار فقط يزودك بقدرة كهربية 150 إلى 300 وات لتشغيل مصابيح إنارة أو جهاز تلفاز صغير وهذا يستخدم في الرحلات للحصول على مصدر للتيار الكهربي.

(2) بطارية السيارة لها حدود في تزويد التيار الكهربية حيث يمكنها ان تعطي 25 أمبير عند 12 فولت لمدة 80 دقيقة وهذا يعرف بـ reserve capacity rate للبطارية.  وبالتالي إذا كانت البطارية موصولة بجهاز يعمل على 120 وات فان الجهاز يستهلك من البطارية 10 أمبير.  والبطارية العادية يمكنها ان تعمل على هذا المعدل لمدة 3 ساعات متواصلة.  

ملاحظة: بطارية السيارة معدة لتعطي تيار كهربي كبير لفترة زمنية قصيرة ولكن هناك بطاريات تعطي تيار كهربي اقل ولفترات زمنية أطول ويمكن إعادة شحنها مرات ومرات وهذه تعرف باسم deep-cycle battery وهي أفضل للاستخدام في حالة الاعتماد على العاكس حيث انه بالمقارنة مع بطارية السيارة فإنها يمكن ان تستمر في العمل لمدة تصل إلى 8 ساعات متواصلة مقارنة بـ 3 ساعات على بطارية السيارة.

(3) إذا احتجت إلى تشغيل جهاز بقدرة اعلي من 300 وات على بطارية السيارة باستخدام العاكس فان في هذه الحالة يتطلب تشغيل محرك السيارة لتزويد العاكس بالكهرباء الكافية وفي هذه الحالة فان استخدام مولد الكهرباء سيكون أفضل لان استهلاكه للوقود سيكون اقل بالمقارنة مع استهلاك محرك السيارة.

مما سبق نلاحظ ان العاكس معد للاستخدام لتشغيل أجهزة بسيطة ولفترات زمنية محدودة لحين إعادة شحن البطارية مرة أخرى ويمكن ان يتم تجهيز المنزل بخلايا شمسية لتقوم بشحن البطاريات المستخدمة مع العاكس لتزويد المنزل بالكهرباء كما انقطع التيار الكهربي.

لمزيد من المعلومات يمكنك الاطلاع على الروابط التالية:

 

روابط إعلانية
الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
تحتاج مساعدة...
ارسل إلى الواتساب
إغلاق
إغلاق