کانال تلگرام مهندسی برق قدرت

https://telegram.me/power04

سکسیونر چیست و جه تفاوتی با دژنکتور دارد؟

به زبان ساده اگر يك مدار خانگي را بخواهيم با يك مدار قدرت مقايسه كنيم سكسيونر مانند كليد روشن و خاموش چراغ است ليكن كليد قدرت مانند كليد مينياتوري است

يعني سكسيونر فقط مي تواند قطع و وصل مدار را انجام دهد ليكن كليد قدرت يا بريكر در صورت اتصالي در  مدار مي تواند مدار را قطع كند

پس:

 

سكسيونر در حالت كار عادي مي تواند مدار را قطع كند(سکسیونر قابلیت قطع زیر بار) 

كليد قدرت در زمان اتصال كوتاه مي تواند مدار را قطع كند

فرق نول با ارت در چیست؟

فرق نول با ارت در چیست؟

در مورد تفاوت، اين دو از لحاظ كلي دو مقوله متفاوتندچرا كه نول به معني خنثي، نقطه اي خاص ازمدار را گويند كه داراي اختلاف پتانسيل صفر است واين شرايط را در مدار ميتوان بوجود آورد كما اينكه در جاهايي (مثلا" در يك پنل ۳۳كيلو ولت  ) كه نول نداريم وآنرا نيازداريم بوسيله يك ترانس نول ساز آنرا ميسازيم.ولي ارت يك پارامتر فيزيكي است كه اينهم داراي اختلاف پتانسيل صفر است با اين تفاوت كه نول ميتواند برقدار شود (درصورت نامتعادل شدن) ولي ارت از آنجا كه اصطلاحا" صفر بينهايت است نه تنها صفرنمي شود بلكه هر ولتاژي كه به آن وصل شود نيز صفر ميشود و به اين دليل است كه نول را به ارت وصل ميكنند تا اينكه منحرف نگردد.لذا از ارت نيز ميتوان به عنوان نول استفاده كرد.

ترانسفورماتور چیست؟

 

سیم پیچ یا ترانسفورماتور وسیله ای است که توانایی القای انرژی الکتریکی از یک سیم پیچ به سیم پیچ مقابل را دارد و در بعضی ترانسها این القا باعث افزایش ولتاژ و در بعضی دیگر هم باعث کاهش ولتاژ می شود . به طوز کلی یک ترانس را برای اعمال تغییرات در ولتاژ و جریان به کار می برند. 

انواع ترانس 

ترانس کاهنده : ترانسی است که ولتاژ را کم کرده و در عوض جریان را می تواند بیشتر کند که آن هم به نوع سیم پیچی آن بستگی دارد.

ترانس افزاینده : به ترانسی گفته می شود که باعث افزایش ولتاژ و کاهش جریان می شود و در تلوزیون ها کاربرد زیادی دارد.

ساختمان ترانسفورماتور

یک ترانسفورماتور تشکیل شده از دو سیم پیچ که در مقابل یکدیگرقرار دارند و هیچ اتصالی به یکدیگر نداشته و فقط اثر القایی بر روی یکدیگر دارند ، به یک طرف سیم پیچ که ولتاژ را اعمال میکنیم طرف اولیه و به طرف دیگر طرف ثانویه می گویند .

طریقه محاسبه ولتاژ ثانویه ترانس

به طور کلی هر چه تعداد دور سیم پیچ ثانویه کم باشد ولتاژ ثانویه یا خروجی کم و جریان آن زیاد می شود که به سطح مقطع سیم نیز بستگی دارد و دارای فرمولهای مخصوصی است . 

فهمیدن جریان ترانس از ظاهر آن

به طور کلی هر چه وزن یک ترانس زیادتر و در مقابل حجم آن بیشتر و سیم آن ظخیم تر باشد آمپر بالاتری دارد .

طریقه تست کردن ترانس

دو سر اهم متر را به دو سر اولیه ترانس و سپس به دو سر ثانویه ترانس می زنیم و باید عقربه اهم متر در حر دو مرحله حرکت کند و اهمی کم را نشان دهد در غیر اینصورت اگر اهم کاملا صفر (اتصال کوتاه ) و یا بی نهایت ( قطع ) را نشان دهد ترانس معیوب است . در ضمن پایه های سیم پیچ اولیه نسبت به ثانویه باید اهم بی نهایت را نشان دهند . 

طریقه تعمیر کردن ترانس 

در بیشتر ترانس ها معمولا فقط سیم رابط بین سیم پیچ و سیم خروجی که ما با آن سرو کار داریم قطع می شود و فقط کافیست نوار روی سیم پیچ را به آهستگی کنار بزنیم و یا باز کنی به طوری که سیم پیچ صدمه نبیند و سپس هر سیمی که قطعی دارد را مجددا وصل نماییم .

طریقه فهمیدن اولیه و ثانویه ترانس 

1 = سیم پیچ طرف اولیه معمولا نازک تر از طرف ثانویه است .

2 = معمولا سیم های طرف اولیه یکرنگ نیستند .

3 = روی بیشتر ترانس ها طرف اولیه با علامت IN نمایش داده شده است.

 

توان واقعی،راکتیو و ظاهری

دریک مدار جریان متناوب سادهAC که متشکل از یک منبع و یک بار خطی است هر دوی ولتاژ و جریان سینوسی اند .اگر بار مقاومتی خالص باشد، دو مقدار پلاریته خود را دریک زمان معکوس می کنند. در هر لحظه حاصل ضرب ولتاژ در جریان مثبت است، که نشان می دهد که جهت انرژی عکس نمی‌شود. در این مورد ، تنها توان حقیقی منتقل شده است. اگر بارها راکتیو خالص باشند ولتاژ و جریان ۹۰ درجه با هم اختلاف فاز دارند. برای نیمی از هر سیکل، حاصل ضرب ولتاژ در جریان مثبت است، اما در نیمه دیگر این سیکل ، این حاصل منفی است که این نشان می دهد که به طور متوسط، انرژی بیشتری به سمت بار جاری است نسبت به انرژی برگشتی به بار.در نتیجه هیچ انرژی خالصی در طی یک سیکل جاری نمی‌شود (دراین مورد تنهاانرژی راکتیو جاری می شود) و هیچ انتقال خالص انرژی به بار صورت نگرفته است. بارهای عملی(واقعی) مقاومت، سلف و خازن دارند بنابراین هر دو توان واقعی و توان راکتیو در بارهای واقعی جاری است. مهندسان برق توان ظاهری را توسط جمع برداری از توان حقیقی و توان راکتیو اندازه گیری می کنند. توان ظاهری حاصل ضرب جذر متوسط مربع ولتاژ در جریان است. مهندسین به توان ظاهری توجه و علاقه نشان می دهند زیرا اگر جریان در ارتباط با توان راکتیو هیچ کاری در بار انجام ندهد حداقل باعث می شود سیم ها گرم شود و انرژی به هدر می رود. هادی ها، ترانسفورماتور و ژنراتورها باید اندازه ای باشند که جریان کل را حمل کنند نه تنها جریانی که کار مفید انجام می دهد. نتیجه دیگر این است که با اضافه کردن توان ظاهری به دو بار دقت توان ظاهری جمع را نخواهند داشت مگراینکه آنها همان تغییر مکان ما بین جریان و ولتاژ را داشته باشند (ضریب توان یکسان داشته باشند) مرسوم است که خازن ها در نظر گرفته می شوند تا توان راکتیو را ایجاد کنند و سلف ها آن را مصرف می کنند. اگر یک خازن و یک سلف به صورت موازی قرار داده شوند ، پس جریان از طریق سلف و خازن تمایل به لغوهم به جای اضافه کردن دارند. این مکانیزم اساسی برای کنترل ضریب توان در انتقال توان الکتریکی است ، خازن ها (یا سلف ها) در یک مدار قرار داده می شوند تا بخشی از توان راکتیو مصرف شده توسط بار را خنثی کنند. مهندسان اصطلاحات زیررا برای توصیف انرژی جاری شده در یک سیستم استفاده می کنند ( و برای تفاوت بین آنها واحدهای مختلفی را اختصاص داده‌اند) P توان حقیقی یا توان اکتیو بر حسب وات Q توان راکتیو بر حسب ولت آمپر راکتیو var S توان مختلط بر حسب ولت آمپر VA |S| توان ظاهری که اندازه توان مختلط (S) است برحسب ولت آمپر VA فاز ولتاژ نسبت به جریان (φ)،اختلاف زاویه (به درجه) بین ولتاژ و جریان است. در نمودار P توان حقیقی است ، Q توان راکتیو که در این مورد مثبت است ، S توان مختلط واندازه S توان ظاهری است. توان مختلط مجموع بردارهای توان حقیقی و توان راکتیو است.توان ظاهری اندازه توان مختلط است. توان راکتیو انرژی انتقال نمی‌دهد به طوری که آن را درمحور موهومی از دیاگرام برداری نشان می دهیم. توان حقیقی انرژی انتقال می دهد، بنابراین در محور حقیقی نشان می دهیم. واحدِ تمام اشکال توان وات ( نمادw ) است اما این واحد به طور کلی برای توان حقیقی محفوظ می باشد توان ظاهری با ولت آمپر (VA)بیان شده زیرا که حاصل ولتاژ]]rms[[در جریان rms است . واحد توان راکتیو به عنوان VAR ، که مخفف ولت آمپر راکتیو است بیان می شود.از آنجا که توان راکتیو هیچ انرژی خالصی به بار انتقال نمی‌دهد گاهی اوقات به نام توان "wattless" نامیده می شود، به هر حال، سرو یک نقش مهمی را در شبکه های الکتریکی یا تورین برقی انجام می دهد و فقدانش به عنوان یک عامل مهم در خاموشی شمال شرق در سال ۲۰۰۳ نقل شده است. درک رابطه بین این سه مقدار در قلب مهندسین قدرت نهفته است. رابطه ریاضی میان آنها می تواند با بردار نشان داده شود و یا با استفاده از اعداد مختلط به صورت S = P + jQ که در آن (jیکه موهومی) است.

ست.

• 

   

کنتاکتورهای خازنی

 

 

Contactors
کنتاکتورهای خازنی: کنتاکتورهای خازنی یک کلید کنترل شونده به صورت الکتریکی است که برای کلیدزنی یک مدار قدرت یا کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرد. کنتاکتور شباهت زیادی به رله دارد، با این تفاوت که کنتاکتور برای کاربردهای آمپر بالا به کار می‌رود.
کنتاکتورهای خازنی با مداری کنترل می‌شود که سطح قدرت خیلی کمتری از مدار مورد کلیدزنی دارد. برخلاف یک مدارشکن قدرت یک کنتاکتور برای قطع یک جریان اتصال کوتاه استفاده نمی‌شود.
کنتاکتورهای خازنی در گستره و اندازه‌های مختلفی موجودند. از کنتاکتورهای کوچک با ولتاژ ۲۴V DC که به سادگی در یک دست جا می‌گیرند و توانایی قطع تنها ۱ آمپر را دارند، گرفته تا کنتاکتورهای با پهنا (یا درازای) ۱ متر (یارد) با ولتاژهای چند کیلوولت و آمپراژ چند هزار آمپر.
کنتاکتورهای خازنی برای کنترل بارهای مختلف الکتریکی اعم از الکتروموتورها، بانکهای خازنی، مدارات روشنایی، گرمکن ‌های الکتریکی و سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شوند.

بانک خازنی چیست

بانک خازنی چیست؟

در صنعت بیشتر بارها از نوع سلفی مقاومتی هستند.موتورها ،ترانسها،کوره های القایی و حتی مبدلهای قدرت مثل یکسو سازهای تریستوری که مدار کموتاسیون نیز دارند این خاصیت سلفی- مقاومتی را دارند.

خاصیت سلفی باعث ایجاد توانی با نام توان راکتیو در شبکه برق می شود.این توان راکتیو که توسط یک کارگاه تولیدی از شبکه برق درخواست می شود یکسری مشکلات برای شبکه برق مثل افزایش جریان،افزایش تلفات و افزایش مقطع سیم ها و کابلها را ایجاد می کند.راه حلی که وجود دارد اضافه کردن خازن به مدار است.کاری که خازن انجام می دهد این است که خازن توان مورد نیاز سلف را تامین می کند به این صورت که سلف با شبکه این تبادل توان راکتیو را ندارد بلکه با خازن این تبادل توان را انجام می دهد.به عملکرد خازن در این حالت اصلاح ضریب توان می گویند.در اصطلاح ما   کارگاه را با خازن اصلاح می کنیم.

روشهای مختلفی برای اتصال خازن در شبکه این کارگاه وجود دارد ولی چون موتورها و ترانسهای این واحد صنعتی به صورت مداوم خاموش و روشن می شوند و نیاز به مقدار خازن متفاوت است بهترین روش ، روش متمرکز است.

در این روش به کمک دستگاهی با نام رگولاتور خازنی تشخیص می دهیم چه مقدار خازن بر حسب بارهای سلفی کارگاه مورد نیاز است.

مزاياي تابلوهاي بانك خازني به زباني ساده :

با پيشرفت تكنولوژي استفاده از ترانس ها، سيم پيچ ها و موتور ها رونق بسيار گرفته است.هر عنصري كه از سيم پيچ تشكيل شده باشد علاوه بر قدرت اكتيو،قدرت راكتيو نيز مصرف ميكند .

وجود مصرف كننده هايي مثل انواع موتور ها ، پمپ هاي آب ، چك هاي مهتابي ، ترانس هاي لامپ ها و پرژكتور ها ، آسانسورها و … باعث افزايش مصرف قدرت راكتيو شده است .

انرژي مصرف شده توسط اين عناصر را ميتوان با نصب خازن موازي در مدار جبران و خنثي كرد.

نصب خازن در نزديك محل مصرف انرژي علاوه بر تخليه شبكه از انتقال اين توان باعث صرفه‎جويي هاي بسياري نيزمي گردد :

كاهش افت ولتاژ : خازن ها به دليل خنثي كردن جريان پيش فاز عناصر القايي جريان مصرف شده كل را كم مي كنند و كم شدن اين جريان باعث كم شدن تلفات در سيم ها و كاهش افت ولتاژ در سيم ها ميشود.

استفاده كردن از كل آمپراژ برق خريداري شده : بدليل كاهش جريان مصرفي توضيح داده در بند ۱ مي توان جريان بيشتري از شبكه برق درخواست كرد بدون آنكه هزينه اضافي جهت خريداري كردن اين جريان پرداخت شده باشد.

كاهش بيش از نيمي از هزينه قبوض برق : هنگامي كه خازن در محل مصرف وجود نداشته باشد كنتور راكتيو اداره برق علاوه بر كنتور اكتيو شروع به محاسبه هزينه برق مي كند.

هزينه محاسبه شده توسط كنتور راكتيو تقريبا برابر كنتور اكتيو و در بعضي موارد از آن نيز بيشتر ميباشد.

يعني بدون وجود تابلوهاي بانك خازني هزينه برق مصرفي تقريبا ۲ برابر بيشتر از زماني است كه تابلو هاي بانك خازني وجود دارند.

با توجه به مطالب فوق مشخص ميشود كه استفاده از تابلوهاي بانك خازني امري بهينه از نظر اقتصادي بوده و حتي ميتوان گفت كه نصب اين تابلوها در محيط هاي صنعتي لازم و واجب است.

شايان ذكر است كه هزينه اي كه جهت تهيه تابلوهاي بانك خازني صرف ميشود در كمتر از يك سال از طريق صرفه جويي اي كه در پرداخت هزينه برق بوجود مي آيد به كار فرما باز گردانده ميشود.

نقشه اتصالات یک تابلوی بانک خازنی به صورت شکل زیر است.

رگولاتور موجود در نقشه یک نمونه جریان به کمک ترانس CT از شبکه و یک نمونه ولتاژ از خط اصلی گرفته و از این دو پارامتر جهت محاسبه ضریب توان استفاده می کند.این رگولاتور دارای ۶ خروجی است که به ۶ عدد کنتاکتور متصل شده اند این کنتاکتورها توسط فیوزها به خط اصلی جریان کارگاه متصل شده اند.رگولاتور بر اساس ضریب توان موجود و ضزیب توان مطلوب دستور قطع و وصل کنتاکتورها را صادر کرده تا خازنها وارد مدار شده و ضریب توان مطلوب حاصل شود

برای ساخت بانک خازنی به تجهیزات زیر نیاز داریم:

• خازن
•  کنتاکتور خازنی
• فیوز
• رگولاتور
• کلید اصلی
• سری پوش باتن ها
• لامپ سیگنال
• فن خنک کننده
• ترمینال و قفل ترمینال
• سکسیونر فشار ضعیف(برای حفاظت).
• شین و لوله خرطومی و مقره

– توان راکتیو کمتری نسبت به آنچه مورد نیاز است به مدار تزریق می شود,که باعث جبران سازی ناقص توان راکتیو مصرفی بار می شود. به ناچار کمبود توان راکتیو از طریق شبکه تامین می شود که هزینه ها و جریمه های مصرف راکتیو را در برخواهد داشت.

– توان راکتیو بیشتری نسبت به آنچه مورد نیاز است به مدار تزریق می شود که اضافه ولتاژ را به همراه خواهد داشت.

درصد اضافه ولتاژی که با وارد شدن Q کیلووار به مدار بدون حضور هیچ باری پدید می آید از رابطه زیر بدست می آید:

که در آن Uk درصد ولتاژ ترانسفورماتور و St قدرت ترانسفورماتور است.

مثال:

باری با قدرت ۳۰۰ کیلووات و ضریب توان ۰٫۷ به وسیله ترانسفورماتوری با ولتاژ اتصال کوتاه  ۴% و قدرت ۶۳۰ کیلو ولت آمپر تغذیه می گردد. توسط بانک خازنی به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار ضریب توان بار به ۰٫۹۵ اصلاح می گردد تا قبل از جبران سازی ولتاژ محل مصرف برابر ۳۸۹٫۷ ولت و پس از جبران سازی ولتاژ به ۳۹۵ ولت افزایش می یابد حال اگر بار به نصف کاهش یابد ولی رگولاتور صحیح عمل نکرده و ۲۰۰ کیلووار خازن در مدار باقی بماند ولتاژ محل تغذیه به ۴۰۰ ولت افزایش می یابد. اگر ترانسفورماتور تحت بار کامل بود و با جبران سازی مناسب ضریب توان به ۰٫۹۵ اصلاح می گشت و به دلیل خرابی یا تنظیم ناصحیح رگولاتور با نصف شدن بار, پله ای از مدار خارج نمی گردید اضافه ولتاژ حاصل برابر ۲٫۸%  معادل ۱۱ ولت می بود.

در طراحی بانک های خازنی سه موضوع زیر مد نظر قرار می گیرند:

– محاسبه ظرفیت مورد نیاز خازن

– تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها

– گزینش تجهیزات بانک خازنی

محاسبه ظرفیت مورد نیاز خازن:

بهترین روش برای محاسبه ظرفیت بانک خازنی استفاده از منحنی تغییرات توان اکتیو و ضریب توان بر حسب زمان است. در شرایطی که چنین منحنی هایی در دست نباشد, معمولا با استفاده از میزان قدرت قراردادی و ضریب توان نامی بر اساس فرمول زیر مقدار راکتیو مورد نیاز را بدست می آورند.

تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها:

در صورت در دست داشتن منحنی تغییرات توان اکتیو بر حسب زمان با استفاده از شیب منحنی می توان ظرفیت اولین پله را تعیین کرد.در صورت در دست نبودن این منحنی از دو قانون زیر می توان استفاده کرد:

الف) در صورتی که لازم باشد رگولاتور به ۵% تغییرات بار پاسخ دهد,پله اول را ۵% ظرفیت کل تابلو انتخاب می نمایند, مثلا در یک بانک ۲۰۰ کیلواری با پله اول ۱۰ کیلووار که باری با ضریب توان ذاتی ۰٫۷ را جبران میکند, به ازای هر ۱۵کیلووات تغییر در بار,یک پله وارد یا خارج می شود (ضریب توان مطلوب ۰٫۹۵ فرض شده است).

ب) در صورت عدم نیاز به تنظیم دقیق یا تغییرات دقیق بزرگ بار برای آنکه رگولاتور به ۱۰% تغییرات بار پاسخ دهد لازم است پله اول ۱۰% ظرفیت کل انتخاب گردد.بدین معنی که در شرایطی مانند حالت (الف) به ازای هر ۳۰ کیلووات تغییر در میزان توان ۲۰ کیلوار به مدار وارد یا خارج می گردد.

آرایش پله ها:

شرایط قانون (الف) را در نظر می گیریم.پله اول برابر ۱۰ کیلووار می باشد برای رسیدن به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار به ۲۰ عدد پله ۱۰ کیلووار نیاز داریم که تعداد بسیاری است و در هنگام ساخت بانک باعث افزایش قیمت تمام شده می شود,روش دیگر استفاده از توالی…۱:۲:۲:۲است, در این صورت تعداد پله ها به ۱۰ کاهش می یابد ولی نمی توانیم به ظرفیت ۲۰۰ کیلوار برسیم.تنها راه حل نصب یک پله ثابت ۲۰ کیلووار است.این روش,روش مناسبی نمی باشد. محدودیتی که مشاهده شد انگیزه ای برای ایجاد دیگر آرایش ها و توالی های پله خازنی گشت و آرایش هایی مانند: …۱:۲:۲:۴:۸ و ۱:۲:۴:۸:۸:۸ به وجود آمد.اخیرا رگولاتورهایی طراحی گشتهاند که می توانند آرایش ۱:۲:۴:۸:۱۶:۳۲:۶۴را پشتیبانی کنند که با چنین رگولاتورهایی می توان بانکی به ظرفیت ۱۲۷۰ کیلووار با پله اول ۱۰ کیلووار ایجاد نمود.

گزینش تجهیزات بانک خازنی:

خازن بر خلاف دیگر تجهیزات برقی همیشه تحت اضافه بار است.حضور تنها درصد ناچیزی هارمونیک یا اعوجاج در ولتاژ محل تغذیه باعث اضافه جریان در خازن می گردد.بر این اساس در استاندارد تعیین شده است که خازن ها باید حداقل ۳۵% اضافه جریان را بصورت دایمی تحمل کند با توجه به این مطلب که خازن همیشه تحت اضافه بار (به ویژه اضافه جریان است)و جریان خازن از فیوز و شینه و کنتاکتور عبور می کند لازم است تمامی تجهیزات خازن بر اساس ۳۰% اضافه جریان انتخاب گردند.

به عنوان مثال برای انتخاب کنتاکتور و فیوز برای یک پله ۱۲٫۵ کیلووار به صورت زیر عمل می شود:

جریان نامی خازن ۱۲٫۵ کیلووار=۱۸ آمپر

جریان معیار طراحی ۲۳٫۴=۱٫۳×۱۸ آمپر

کنتاکتور، سیم و فیوز مناسب اولین رنجی است که جریان نامی آن برابر یا بیشتر از ۲۳٫۴ آمپر باشد.

چندنکته: 

الف) برای افزایش طول عمر یک بانک خازنی قویا توصیه می گردد که از کنتاکتورهای تیپ AC6-b استفاده شود. در صورت استفاده از کنتاکتورهای AC3 در لحظه وصل خازن پیک جریان هجومی از رابطه زیر محاسبه می گردد.

که در آن St قدرت ترانسفورماتور, In جریان نامی پله خازن Uk، ولتاژ اتصال کوتاه ترانسفورماتور و Q ظرفیت نامی پله خازنی است.

مثال:

یک خازن ۵۰ کیلوار در سمت ۴۰۰ ولت یک ترانسفورماتور ۲۰ به ۶٫۴ کیلووات نصب شده است. اگر مشخصات ترانسفورماتور ۶۳۰ کیلو ولت آمپر و K= 4% باشد, در لحظه وصل جریانی با پیک ۳۱٫۵ کیلوآمپر معادل ۶۳۰ برابر جریان نامی به داخل خازن جاری می شود, حال اگر به جای یک ۵۰ کیلووار از چهار عدد ۱۲٫۵ کیلووار که به صورت موازی وصل شده اند استفاده شود, پیک جریان هر خازن به ۷٫۹ کیلوآمپر معادل ۴۳۷ برابر جریان نامی به داخل خازن جاری می شود. در جدول ذیل مقایسه ای بین حالت های متفاوت در گزینش تجهیزات جانبی انجام پذیرفته است.

ب) براساس استاندارد وظیفه فیوز در بانک های خازنی تنها قطع اتصال کوتاه است و نمی تواند وظیفه حفاظت در برابر اضافه بار(جریان) را برعهده بگیرد و حفاظت در مقابل اضافه بار(جریان) بر عهده رگولاتور است.

از موارد دیگر مطرح در طراحی بانک خازنی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

– گزینش فیورهای حفاظتی که به صورت سری در یک بانک خازنی قرار می گیرند

– حداکثر ظرفیت مجاز یک پله رگولاتور

– تنظیم رله های هارمونیکی تعبیه شده در رگولاتور

– اصول تنظیم رله اضافه جریان

– حفاظت در برابر اعوجاجات

– هماهنگی بین سیستم مخابراتی و بانک خازنی

– مساله انتفال حرارت در بانک های خازنی

– قدرت اتصال کوتاه تابلو

– بانک های خازنی با سرعت بسیار بالا Thyristor Capacitor Bank

– جبران سازی بارهای موتوری

نرم افزار محاسبه بانک خازنی

این نرم افزار برای شما مقدار خازن مورد نیاز برای رسیدن به PF یا ضریب قدرتی که نیاز دارید را محاسبه میکند.

کار با این نرم افزار بسیار ساده می باشد .این  نرم افزار توسطEXCEL طراحی شده است.در زیر نحوه مقدار دهی به نرم افزار را توضیح میدهیم.این نرم افزار به دو روش مقدار خازن مورد نیاز را محاسبه میکند.اولین روش محاسبه خازن به وسیله قبض میباشد.

 

کار خازن

استفاده از خازنها جهت تولیدکننده بار راکتیو به منظور تنظیم و کنترل ولتاژ و جلوگیری از نواسانات قدرت در شبکه ها و تصحیح ضریب قدرت در مصرف کننده ها به علت ارزانی و سادگی سیستم آن، بسیار متداول است. در یک مصرف کننده الکتریکی غیر اهمی بین ولتاژ و جریان، اختلاف فازی وجود دارد (φ1). جریانی که مصرف کننده از شبکه می گیرد دو جزو اکتیو (IP) و راکتیو  (Iq) دارا میباشد. اگر یک خازن را به دو سر بار، متصل کنیم جریانی (Ic)  که از شبکه می گیرد در خلاف جهت جریان غیر مفید بار است. پس جریان مفیدی که از شبکه کشیده میشود کاهش خواهد یافت . در این شرایط زاویه جدید بین جریان و ولتاژ (φ2) کم میشود. یعنی دیگر در شرایط جدید، ضریب توان  cos(φ2)بزرگتر شده و هر اندازه زاویه کوچکتر باشد متناسب با آن، قدرت اکتیو بیشتر و قدرت راکتیو کمتر خواهد شد.

اتصال خازن به شبکه:

خازنهای اصلاح ضریب توان بایستی در شبکه بصورت موازی قرار گیرند . برای انجام اینکار در شبکه های تکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند .

این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند که بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود که ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد .

▪ مزایای استفاده از خازن:

خازنهای مورد استفاده در شبکه های برق دارای اثرات مختلفی هستند که از جمله میتوان به این موارد اشاره کرد:

ـ کاهش مولفه پس فاز جریان مدار

ـ تنظیم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگیری از وارد آمدن خسارت به دستگاهها

ـ کاهش تلفات سیستم به دلیل کاهش جریان (R*I²)

ـ کاهش توان راکتیو در سیستم به دلیل کاهش جریان

ـ بهبود ضریب توان شبکه

ـ به تعویق انداختن و یا به طور کلی حذف کردن هزینه های لازم برای ایجاد تغییرات در سیستم

ـ افزایش درآمد ناشی از افزایش ولتاژ و جبران بار راکتیو

 

انواع خازنهای قدرت:

1)   خازن روغنی: که برای استفاده در MV مناسب است. از ایرادات این خازن می توان به سنگینی، نشت روغن و تلفات بیشتر (3 تا 4 درصد ظرفیت خازن) اشاره نمود.

2)     خازن گازی: که می توان از آن در LV و MV استفاده کرد ولی قیمت بالائی دارد.

 

3)     خازن خشک یا سیلندری: که دارای مزیتهای زیر می باشد:

a.      طول عمر زیاد

b.      حجم کم

c.      تلفات کم

d.      سیستم خود ترمیمی

e.      غیر قابل انفجار و اشتعال

f.        سازگار با محیط زیست.

 

4)     خازن موتوری و روشنائی: از جمله مزایای این خازنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

a.      افزایش گشتاور کاری در موتورها

b.      بهبود ضریب توان لامپهای تخلیه گازی و کاهش جریان الکتریکی

نکات:

·         خازنها دارای مقاومت تخلیه هستند که بصورت موازی با آن بسته می شوند.

·         ظرفیتهای متعارف موجد عبارتند از: 7.5، 15، 30و ... KVAR و نیز 12.5، 25، 50  و ... KVAR

 

تعیین ضریب توان ( (cosφ

 روشهای تعیین میزان ضریب توان عبارتند از:

الف) توسط دستگاه ضریب توانسنج: در این حالت ضریب توان مستقیماً قابل خواندن است.

ب ) با استفاده از مقدار مصرف ماهانه: ضریب توان در این روش با تقسیم توان راکتیو مصرفی به توان اکتیو مصرف شده در یک دوره کنتور خوانی، قابل محاسبه است.

ج) به کمک سنجش تعداد دور کنتورهای اکتیو و راکتیو: در این روش تعداد دور کنتورها در یک زمان معین، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت کنتورها ( تعداد دور به ازای یک کیلووات ساعت یا یک کیلو وار ساعت) ضریب توان متوسط محاسبه میشود.

برای دقت در اندازه گیری، آزمایش چندبار، تکرار و در نهایت حد وسط، محاسبه و ملاک عمل قرار میگیرد.

محاسبه توان خازن:

پس از مشخص شدن مقدار ضریب توان موجود، محاسبه خازن برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان، انجام میشود. معمولاً این جبرانسازی برای ضریب قدرت بین 0.85 تا 0.95 انجام میشود. از جبرانسازی ضریب قدرت بیش از 0.95 باید اجتناب شود. زیرا در این شرایط علاوه بر نیاز به میزان قابل ملاحظه ای از خازن برای تامین قدرت راکتیو، هادیها به دلیل عبور جریان زیاد راکتیو تحت تنش قرار گرفته و نیز ممکن است در شبکه مصرف کننده افزایش ولتاژ نامطلوبی ایجاد شود.

روشهای متداول برای محاسبه توان خازن مورد نیاز به این شرح است:

الف) روش ضریب قدرت تصحیح شده:

در این روش با استفاده از جدول و به کمک فرمول (توان خازن مورد نیاز=fXpXФC)، محاسبه میشود. مقدار( Cos(φ1  ضریب قدرت فعلی سیستم است که قبلاً روش محاسبه آن ذکر شد و (Cos(φ2ضریب قدرت مورد انتظار است.

ـ : ФC توان خازن مورد نیاز [KVAR]

ـ P: توان اکتیو مصرف کننده [KW]

ـ f: ضریب تبدیل (که از جدول به دست میآید)

ب) روش دوم محاسبه:

(Q=Px(tgφ1-tgφ2

در این فرمول، 1φ ضریب فعلی و 2φ ضریب است که میخواهیم به آن برسیم، همینطور P توان اکتیو میباشد.

ج ) روش استفاده از نمودار:

در این روش به کمک نمودار و با معلوم بودن توان اکتیو مصرف کننده و ضریب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نیاز مشخص می شود.

 

روشهای جبرانسازی:

1-     انفرادی:

در این روش، خازن موازی با load قرار می گیرد. از این روش عمدتا برای جبرانسازی توان رآکتیو بی باری ترانسفورماتور، موتورهای دائم کار و موتورهای کم بار و یا با کابل طولانی استفاده می شود.

از مزایای آن می توان به پاک شدن شبکه داخلی از توان رآکتیو و مخارج کمتر اشاره کرد.

در عین حال معایب زیر نیز وجود دارند:

-         جبران سازی در تمام کارخانه پخش می شود.

-         نصب پیچیده تری دارد.

-         نظر به عدم توجه به ضریب همزمانی خازن بیشتری مورد نیاز است.

 

2-     گروهی:

برای دستگاههایی استفاده می شوند که بصورت گروهی (مصارف سلفی سنگین درصورت بکار گرفته شدن همزمان) نصب می شوند. در این روش بجای استفاده از خازنهای مختلف کوچک، از یک خازن بزرگ استفاده می شود.

این نوع جبران سازی، مشابه انفرادی، ولی اقتصادی تر می باشد. ولی تنها برای مصرف کننده های گروهی قابل استفاده می باشند.

 

3-     جبران سازی مرکزی:

در این روش، خازنها در ورودی برق اصلی قرار داده می شوند و تمام توان رآکتیو را پوشش می دهند. با این کار،‌کل توان خازن به پله های متعددی تقسیم شده و بوسیله یک رگولاتور و چند کنتاکتور، متناسب با توان مورد نیاز، خازنها وارد مدار می شوند.

از جمله مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-         کل سیستم قابل دید و کنترل می باشد.

-         از خازنها به نحو درستی استفاده می شود.

-         بدلیل توجه به ضریب همزمانی، از خازنهای کمتری استفاده می شود.

-         هارمونیک شبکه، با افزودن رآکتور به خازنها، کنترل می شود.

از معایب آن نیز قیمت بالاتر (بدلیل استفاده از رگولاتور) و نیز کم نشدن بار داخلی شبکه می باشد.

 

4-     مختلط:

در برخی موارد بهتر است بنا به دلایل اقتصادی، از هر سه روش فوق استفاده گردد.

رگولاتور تصحیح ضریب قدرت:

از آنجا که هدف از نصب خازن، حذف بار راکتیو متغیر مصرف کننده در هر شرایط است، برای کنترل آن از رگولاتور تصحیح ضریب قدرت استفاده می شود.

رگولاتور، ترتیب به مدار آمدن و یا از مدار خارج شدن خازنها در یک بانک خازنی را تعیین کرده و متناسب با بار راکتیو مورد نیاز، فرمان قطع و وصل به کنتاکتور ها صادر می کند. از جمله نکات قابل توجه در رگولاتور ها تنظیم مربوط به نسبت (C/K) است.

مقدار (C/K) عبارت است از نسبت تبدیل توان اولین پله خازن © به نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان (K) متصل به رگولاتور.

لذا پس از مشخص شدن توان راکتیو مورد نیاز باید آن را به نسبت مصارفی که در هر لحظه وارد مدار میشود پله بندی و رگولاتور مناسب با این مجموعه را انتخاب کرد .

نحوه پله بندی خازنها در مشخصات فنی رگولاتور ها ذکر میشود و بطور عمومی به یکی از سه روش زیر و متناسب با رفتار بار راکتیو مصرف کننده انتخاب میشود:

ـ (۱) ۱:۱:۱ …

ـ (2) ۱:۲:۲ …

ـ (۳) ۱:۲:۴:۸ …

از مشخصه های مهم دیگر رگولاتور ها مراحل عملکرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع ۵/۳ تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف میتوانند در مدار گیرند. بنابراین برای مقدار معینی از توان راکتیو خازنی، انتخابهای متنوعی می تواند صورت گیرد که میزان بار راکتیو که در هر مرحله وارد مدارد میشود و نیز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانکهای خازنی خواهد بود.

عمدۀ مصر ف کنندگان انرژی راکتیو عبارتند از:

 

1) سیستمهای الکترونیک قدرت

     الف)  مبد لهای  AC/DC  (Rectifiers)

     ب)  مبد لهای Inverters)   DC/AC )

     ج)  مبد لهای Converters)  AC/AC ) 

     د)  چاپرها(Choppers)                                  

2 ) مصر ف کنندگان یا تجهیزاتی که دارای مشخصه غیر خطی هستند.

3 ) مصر ف کنندگانی که در شکل موج ولتاژ محل تغذیه خود اعوجاج (هارمونیک) ایجاد می نمایند.

4 ) متعاد ل سازهای بارهای نامتعادل

5 ) تثبیت کنند ه های ولتاژ

6 ) کور ه های القایی

7 ) کور ه های قوس الکتریکی

8 ) سیستمهای جوش کاری DC ،  AC

همانگونه که ذکر شد مصرف انرژی راکتیو اجتناب ناپذیر است.

 

     انتقال انرژی راکتیو، انتقال جریان الکتریکی است و انتقالش نیازمند به کابل با سطح مقطع بزرگتر، دکل های فشارقوی مقاو متر و در نتیجه هزینه های مازاد است. همچنین افزایش تلفات الکتریکی و کاهش راندمان شبکه را نیز به همراه دارد. در مواردی مانند کاربردهای الکترونیک قدرت و متعادل سازی بارهای نامتعادل حتی انتقال انرژی راکتیوهم کارساز نبوده و باید انرژی در محل تولید گردد.

 

     خازن اصطلاحاً تولید کنندۀ انرژی راکتیو است، اما خازن توان راکتیو تولید نکرده بلکه مصر ف کنندۀ آن نیز می باشد.فقط در زمانی که القاگر انرژی راکتیو در خود ذخیره می نماید (از شبکه میکشد) خازن، انرژی ذخیره شدۀ خود رابه شبکه تحویل می دهد و در زمانی که القاگر انرژی ذخیره شد ه اش را به شبکه پس می دهد خازن از شبکه انرژی میکشد. حال اگر القاگر و خازن در کنار هم قرار گیرند، هنگامی که خازن انرژی میدهد القاگر آن انرژی را میگیرد و زمانی که خازن انرژی می گیرد القاگر انرژی میدهد که موجب تعادل انرژی بین القاگر و خازن گشته،تبادل انرژی بین مصر ف کننده و شبکه صورت نمی گیرد.

 

     تثبیت ولتاژ :

 

      مورد استفادۀ دیگر خازن (انرژی راکتیو) تثبیت ولتاژ محل تغذیه بار است. افزایش بار به معنی افزایش دامنه جریان کشیده شده از شبکه و ازدیاد افت ولتاژ در محل تغذیه است. برای کاهش افت ولتاژ سه راه حل وجود دارد:

 

      1) تقویت شبکه

       تقویت شبکه به معنای کاهش امپدانس معادل شبکه در محل تغذیه میباشد. انجام این مهم با افزایش ولتاژ شبکه ویا تغذیه چند سویه بار امکان پذیر است که برای اکثر مصرف کنندگان این کار امکان پذیر نیست.

 

     2) کاهش بار

     افت ولتاژ بیش از حد مجاز را با تقلیل دادن بار و یا تنظیم توالی زمانی بهره برداری دستگاه ها می توان جبران نمود.

 

     3) استفاده از خازن

     با تزریق کردن Q وار توان راکتیو به شبکه در محل مصرف ولتاژ از U 1  به U 2 افزایش می یابد،با استفاده از این ویژگی می توان به تثبیت ولتاژ پرداخت.

ذکر این مساله بسیار حائز اهمیت است که تثبیت ولتاژ و تنظیم ضریب توان، به صورت همزمان امکا ن پذیر نیست.

 

      اثر نحوۀ اتصال بر مشخصات مجموعه :

     توان راکتیو خازن و مقدار مؤثر جریانی که هنگام اتصال خازن به شبکه، از شبکه به سمت خازن جاری میگردد به نحوه اتصال خازن و ولتاژ محل نصب و ظرفیت خازن به شبکه بستگی دارد.

 

     از جمله مشخصات خازن ولتاژ نامی، جریان نامی، و توان راکتیو خازن است، طبق استاندارد:

 

بر اساس استاندارد ولتاژی است که خازن آن را به طور دائمی و بدون صدمه دیدن تحمل می کند.

ولتاژ نامیUnبر اساس استاندارد جریانی است باشد که خازن در ولتاژ و فرکانس نامی از شبکه می کشد.

جریان نامی Inمیزان توان راکتیو خارن، در ولتاژ و فرکانس نامی است.

توان راکتیو نامیQn  تمامی خاز نها به صورت تک فاز ساخته می شوند. در ولتاژهای پایین خازن ها سه فاز و به صورت مثلث  به هم متصل میشوند.

     در ولتاژهای بالا به دلیل مشکلات ایزولاسیون، و در ظرفیت های زیاد به دلیل مشکلات انـتقال حرارت وخنک سازی خازن، خاز نها به صورت تکفاز ساخته می شوند. اتصال خازن های تکفاز به دو صورت اتصالات ستاره و یا مثلث امکا ن پذیر است و بــسته به نوع اتصال، جریــا نهای متفاوتی از شبکه می کشند.

 

     به عنوان مثال می توان سه خازن 10 کیلووار، 400 ولت را به صورت ستاره به هم متصل کرد و یا سه خازن 10کیلووار، 400 ولت را به صورت مثلث به هم وصل کرد. در این دو حالت اخیر هر دو بانک توان راکتیو یکسانی رابه شبکه تحویل داده، جریان یکسانی از شبکه می کشند ولی جریان عبوری از هر خازن در دو حالت برابر نیست. باذکر مثالی به بررسی اثر نحوه اتصال خازن های تک فاز، در مقدار قدرت راکتیو بانک خازنی حاصل می پردازیم:

سه عدد خازن تک فاز 10 کیلووار، 400 ولت یک بار به صورت مثلت و یک بار به صورت ستاره به شبکه متصل میشوند.

 

فرکانس شبکه = 50 هرتز                              ولتاژ شبکه = 400 ولت

جریان نامی خازن = 25 آمپر                          توان راکتیو نامی خازن = 10 کیلو