در این نوشتار سعی داریم انواع مختلف بار یا لود در سیستم های الکتریکی را بررسی کنیم. انرژی الکتریکی در ژنراتور تولید شده و توسط سیستم انتقال نیرو به مراکز توزیع می‌رسد. به دستگاه‌هایی که به سیستم توزیع توان متصل می شوند و انرژی مورد نیاز خود برای کار را تامین می‌کنند، بار الکتریکی (Electrical Load) گفته می‌شود. لباسشوئي، یخچال، کولر، پنکه، بخاری برقی، لامپ روشنایی، اجاق ماکروویو و غیره بار الکتریکی محسوب می شوند. زین پس بار الکتریکی را به اختصار بار خواهیم نامید. سه نوع مختلف بار وجود دارد. این سه نوع بار عبارتند از: بار اهمی، بار سلفی و بار خازنی. هر کدام از این سه نوع بار تغییری در فاز یا زمان مابین منحنی ولتاژ و جریان ایجاد می‌کنند. بسته به نوع بار فاز بین منحنی ولتاژ و جریان ممکن است جلو یا عقب باشد و یا هیچ تغییری نکند. علاوه بر این هر سه نوع بار مشخصات خاص و یکتای خود را دارا هستند و این مشخصات آنها را از هم متمایز می‌گرداند. فهم اختلاف ما بین انواع بار ما را قادر می‌سازد بتوانیم شرایطی را که در آن سیستم تولید و توزیع انرژی بتواند در بالاترین بازده کاری خود قرار داشته باشد تشخیص دهیم. مهندسین سیستمهای قدرت، متصدیان سیستم، پرسنل تعمیر و نگهداری و دیگر افراد مرتبط سعی بر این دارند تا با درک مناسب از انواع بار و نحوه اثر بخشی آنها با همدیگر بازدهی سیستم را به بیشترین مقدار خود ارتقا دهند. فهم مناسب از نحوه تاثیر انواع بار بر همدیگر تلفات سیستم را کاهش داده و ظرفیت کارآیی ابزارآلات مرتبط را بالا خواهد برد و اطمینان به کار قابل اتکای سیستم را افزایش خواهد داد. در ادامه مطلب سه نوع مختلف بار اهمی، القایی و خازنی را بیشتر مورد بررسی و مطالعه قرار می‌دهیم.
بار اهمی- Resistive Load
مقاومت در یک سیم یا یک هادی جریان الکتریسیته باعث اصطکاک بین الکترون‌ها می‌شود و در صورت ثابت ماندن ولتاژ، مقدار جریان را کاهش می‌دهد. حاصل این اصطکاک الکتریکی گرما و نور هستند. واحد مقاومت اهم (Ω) است که به افتخار جورج اهم، ریاضیدان و فیزیکدان آلمانی نامگذاری شده است. واحد توان الکتریکی مرتبط با بار مقاومتی وات است. نمونه هایی از بار مقاومتی در شکل زیر نشان داده شده است. لامپ‌ها، توسترها، آبگرمکن‌های برقی و غیره بارهای مقاومتی هستند.
انواع مختلف بار یا لود در سیستم های الکتریکی
بار سلفی – Inductive Load
هر سیم پیچی که به سیستم توان متصل می‌شود، بار القایی نام دارد. بارهای القایی برای کار کردن به میدان مغناطیسی نیاز دارند. توان منتقل شده به بار القایی در سیم پیچ آن میدان مغناطیسی تولید کرده و این میدان انرژی مورد لزوم را برای کارکرد مناسب بار القایی انتقال می دهد.
نمونه هایی از بارهای القایی در شکل زیرنشان داده شده است. سشوار، پنکه، مخلوط کن، جاروبرقی، دریل و بسیاری از وسایل موتوری دیگر. در اصل، همه موتورها بارهای القایی هستند. تفاوت منحصر به فرد بار القایی، در مقایسه با انواع بارهای دیگر، این است که جریان در یک بار القایی نسبت به ولتاژ اعمال شده تاخیر دارد. هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، بارهای القایی به زمان نیاز دارند تا میدان مغناطیسی خود را ایجاد کنند، بنابراین جریان به تأخیر می افتد.
در مورد موتورهای الکتریکی، باری که بر روی محور چرخان برای انجام عملکردهای کاری قرار می‌گیرد، نیروی واقعی (یعنی وات) را از منبع انرژی الکتریکی جذب می‌کند. علاوه بر توان واقعی، آنچه از آن به عنوان توان راکتیو یاد می شود، از منبع انرژی الکتریکی نیز برای تولید میدان های مغناطیسی در موتور گرفته می شود.
بنابراین مجموع توان مصرفی موتور، مجموع توان واقعی و راکتیو است. واحدهای توان الکتریکی مرتبط با توان راکتیو VAR مثبت نامیده می شوند VAR. مخفف volts-amps-reactive است.
بار خازنی – Capacitive Load
خازن به معنی ذخیره کننده است. در الکتریسته و الکترونیک خازن قطعه‌ای است متشکل از دو رسانای فلزی که توسط ماده‌ای غیر رسانا به نام دی الکتریک از هم جدا شده‌اند. دی الکتریک می‌تواند هوا، کاغذ، شیشه و مواد نارسانای دیگر باشد. هنگامی که ولتاژ الکتریکی به صفحات رسانای خازن متصل شود، دی‌الکتریک ما بین دو صفحه باردار می‌شود. شارژ الکتریکی روی ماده دی‌الکتریک تا مدتها پس از قطع منبع ولتاژ روی آن باقی می‌ماند. ظرفیت خازن به افتخار مایکل فارادی با واحد فاراد سنجیده می‌شود و با F نمایش داده می‌شود. خازن بر خلاف سلف تاخیری در جریان متناوب عبوری از خود ایجاد نمی‌کند بلکه جریان در خازن نسبت به ولتاژ تقدم فاز دارد.
بعضی بارها به خاطر ماهیت طبیعی خودشان در عمل مانند خازن عمل می‌کنند و مقداری انرژی در آنها ذخیره می‌شود. این نوع بار را بار خازنی می‌نامیم. لامپ تصویر استفاده شده در تلویزیونهای لامپی، باتری در حال شارژ و کابل‌های بلند متصل به منبع توان نمونه‌هایی از بار خازنی هستند.
