mohamad.s
05-01-2011, 07:27 PM
آشنایی با بانک های خازنی
می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدهادریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم بهشرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به يك نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهدکه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافتمی کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و .... که درآنهاسیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازیانرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان رابه شبکه پس می دهد .
می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدهادریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم بهشرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به يك نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهدکه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافتمی کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و .... که درآنهاسیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازیانرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان رابه شبکه پس می دهد .
درست است که نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توانداده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمیدهد زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمی کند و اینتوان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف کننده اهمی – سلفیاز شبکه توزیع شامل : سیمها – کابلها و ... عبور کرده است. نتیجه اینکه سلف توانیرا از مولد دریافت می کند اما این توان را به شبکه پس می دهد . این توان قابلاستفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرفکننده های فوق برای انجام اینکار به توان مذکور نیاز دارند اما این توان برای شبکهمضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :
-اضافه شدن جریانمولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر
- چون جریان شبکه زیاد می شود به سیمها و کابلهایی با سطح مقطع بالاتر برایکاهش افت ولتاژ نیاز است که این موضوع هزینه اولیه شبکه را افزایش می دهد .
- اتلاف توان در شبکه های توزیع بصورت حرارت روی میدهد در نتیجه هر کاری کنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری کنید . نتیجه این اتلافتوان ،کاهش ولتاژ مصرف کننده می باشد که این موضع راندمان مصرف کننده را پایین میآورد .
- نمی توان این توان را به مصرف کننده هایاهمی سلفی تحویل نداد زیرا کار آنها مختل می شود .
خازن ناجی شبکه های تولید و توزیع
توان هم در خازنها بصورت توان غیر مفید است درست مانندسلفها در یک چهارم پریود موج متناوب ،توان دریافت می کنند و در یک چهارم بعدی توانرا تحویل می دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرایش توان راکیتو ( غیر مفید )شبکه می شوند اما اتفاق بامزه زمانی روی می دهد که خازن و سلف با هم در شبکه قرارگیرند.
این دو برعکس هم عمل می کنند . یعنی زمانیکه سلف توان می گیرد خازن توان می دهد و زمانی که سلف توان می دهد خازن توان میگیرد . پس توانهای غیر مفید این دو فقط یکبار از شبکه دریافت می شود و در زمانهایبعد بین آنها تبادل می شود بدون اینکه مولد این توان را تحمل کند . پس مصرف کنندههای اهمی سلفی توان راکتیو خود را دریافت می کنند و مولد و شبکه توزیع آنرا تولید وپخش نمی کنند زیرا این کار را خازن انجام می دهد . این خازنها از حالا به بعد ،خازنهای اصلاح ضریب توان نام می گیرند و وظیفه آنها تامین توان راکتیو مورد نیازمصرف کننده های اهمی سلفی است .
اتصال خازن به شبکه
خازنهایاصلاح ضریب توان باید در شبکه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینکار در شبکه هایتکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یامثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند . این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند که بتواننددایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند در محاسبه خازناز انواعی استفاده می شود که ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد .
محاسبه خازن
نقش خازن در شبکهکاهش توان راکتیو مصرف کنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریبتوان مفید به یک نزدیک می شود . پس با کنترل ضریب توان امکان کنترل توان راکتیووجود دارد . این کار بکمک یک کسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بکمک کسینوس فی مترمی توان دریافت که ضریب توان و در نتیجه توان راکتیو در چه وضعیتی قرار دارد .
خازن مذکور باید برابر نیاز شبکه باشد در غیر اینصورت خود توانراکتیو از مولد دریافت می کند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازنمطابق نیاز شبکه محاسبه شود . پرسش : شبکه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟
پاسخ : مقداری که ضریب توان را به یک نزدیک کند . اینمقدار خازن خود توان راکتیوی ایجاد می کند که توان راکتیو مصرف کننده اهمی – سلفیرا جبران می کند . پس مقدار خازن به مقدار توان راکتیو مدار بستگی دارد . هر قدراین توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .
با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن سه مقدار مشخصشود :
یک – مقدار ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری
دو – مقدار ضریب توان شبکه بعد از خازن گذاری که انتظارداریم شبکه به آن برسد
سه - اندازه تواناکتیو
پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدارضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یکیضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب که می خواهیم با گذاردنخازن به آن برسیم . بکمک رابطه زیر مقدار توان راکتیو مورد نظر را که با آمدن خازنتامین می شود محاسبه می کنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فاردبرای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راکتیو آن خازن سخن گفته می شود).
می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدهادریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم بهشرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به يك نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهدکه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافتمی کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و .... که درآنهاسیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازیانرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان رابه شبکه پس می دهد .
می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدهادریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم بهشرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان CosΦ به يك نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتراست . این اتفاق در مدارتی رخ می دهدکه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافتمی کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و .... که درآنهاسیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازیانرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان رابه شبکه پس می دهد .
درست است که نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توانداده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمیدهد زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمی کند و اینتوان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف کننده اهمی – سلفیاز شبکه توزیع شامل : سیمها – کابلها و ... عبور کرده است. نتیجه اینکه سلف توانیرا از مولد دریافت می کند اما این توان را به شبکه پس می دهد . این توان قابلاستفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرفکننده های فوق برای انجام اینکار به توان مذکور نیاز دارند اما این توان برای شبکهمضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :
-اضافه شدن جریانمولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر
- چون جریان شبکه زیاد می شود به سیمها و کابلهایی با سطح مقطع بالاتر برایکاهش افت ولتاژ نیاز است که این موضوع هزینه اولیه شبکه را افزایش می دهد .
- اتلاف توان در شبکه های توزیع بصورت حرارت روی میدهد در نتیجه هر کاری کنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری کنید . نتیجه این اتلافتوان ،کاهش ولتاژ مصرف کننده می باشد که این موضع راندمان مصرف کننده را پایین میآورد .
- نمی توان این توان را به مصرف کننده هایاهمی سلفی تحویل نداد زیرا کار آنها مختل می شود .
خازن ناجی شبکه های تولید و توزیع
توان هم در خازنها بصورت توان غیر مفید است درست مانندسلفها در یک چهارم پریود موج متناوب ،توان دریافت می کنند و در یک چهارم بعدی توانرا تحویل می دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرایش توان راکیتو ( غیر مفید )شبکه می شوند اما اتفاق بامزه زمانی روی می دهد که خازن و سلف با هم در شبکه قرارگیرند.
این دو برعکس هم عمل می کنند . یعنی زمانیکه سلف توان می گیرد خازن توان می دهد و زمانی که سلف توان می دهد خازن توان میگیرد . پس توانهای غیر مفید این دو فقط یکبار از شبکه دریافت می شود و در زمانهایبعد بین آنها تبادل می شود بدون اینکه مولد این توان را تحمل کند . پس مصرف کنندههای اهمی سلفی توان راکتیو خود را دریافت می کنند و مولد و شبکه توزیع آنرا تولید وپخش نمی کنند زیرا این کار را خازن انجام می دهد . این خازنها از حالا به بعد ،خازنهای اصلاح ضریب توان نام می گیرند و وظیفه آنها تامین توان راکتیو مورد نیازمصرف کننده های اهمی سلفی است .
اتصال خازن به شبکه
خازنهایاصلاح ضریب توان باید در شبکه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینکار در شبکه هایتکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یامثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند . این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند که بتواننددایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند در محاسبه خازناز انواعی استفاده می شود که ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد .
محاسبه خازن
نقش خازن در شبکهکاهش توان راکتیو مصرف کنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریبتوان مفید به یک نزدیک می شود . پس با کنترل ضریب توان امکان کنترل توان راکتیووجود دارد . این کار بکمک یک کسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بکمک کسینوس فی مترمی توان دریافت که ضریب توان و در نتیجه توان راکتیو در چه وضعیتی قرار دارد .
خازن مذکور باید برابر نیاز شبکه باشد در غیر اینصورت خود توانراکتیو از مولد دریافت می کند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازنمطابق نیاز شبکه محاسبه شود . پرسش : شبکه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟
پاسخ : مقداری که ضریب توان را به یک نزدیک کند . اینمقدار خازن خود توان راکتیوی ایجاد می کند که توان راکتیو مصرف کننده اهمی – سلفیرا جبران می کند . پس مقدار خازن به مقدار توان راکتیو مدار بستگی دارد . هر قدراین توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .
با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن سه مقدار مشخصشود :
یک – مقدار ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری
دو – مقدار ضریب توان شبکه بعد از خازن گذاری که انتظارداریم شبکه به آن برسد
سه - اندازه تواناکتیو
پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدارضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یکیضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب که می خواهیم با گذاردنخازن به آن برسیم . بکمک رابطه زیر مقدار توان راکتیو مورد نظر را که با آمدن خازنتامین می شود محاسبه می کنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فاردبرای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راکتیو آن خازن سخن گفته می شود).