اصلاح ضریب توان

اصلاح ضریب توان

امروز می خواهیم در مورد اصلاح ضریب توان که راهکاری است برای بهینه سازی مصرف برق و کاهش هزینه ها، صحبت کنیم. به استفاده از خازن های متصل موازی برای مقابله با تاثیرات احتمالی عناصر القایی و کمتر کردن تغییر فاز بین ولتاژ و جریان، اصلاح ضریب توان می گویند.

در واقع، اصلاح ضریب توان تکنیکی است که از خازن ها برای کاهش توان راکتیو مدار AC به منظور بهبود بازده و کاهش جریان استفاده می کند. این کار به منظور بهینه سازی مصرف برق ، کاهش هزینه قبض برق و کاهش تلفات انجام می شود. برای دریافت اطلاعات بیش تر در مورد مقدمات و نحوه اصلاح ضریب توان و فایده ها و مزیت های این کار، تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.

مبانی ضریب توان

کیفیت توان برای عملکرد کارآمد تجهیزات ضروری است و ضریب توان در این امر نقش دارد. ضریب توان معیاری است که نشان می دهد توان ورودی به چه میزان کارآمد در یک تاسیسات الکتریکی استفاده می شود. ضریب توان فعال به مبانی زیر وابسته می باشد.

توان فعال (P) = توان مورد نیاز برای کارهای مفید مانند تراشکاری، تامین نور یا پمپاژ آب، بر حسب وات یا کیلووات (کیلووات) بیان می شود.

توان راکتیو (Q) = اندازه گیری انرژی ذخیره شده منعکس شده به منبعی که کار مفیدی انجام نمی دهد، بیان شده بر حسب var یا کیلووار (kVAR)

توان ظاهری (S) = مجموع برداری توان فعال و راکتیو که بر حسب ولت آمپر یا کیلوولت آمپر (کیلوولت آمپر) بیان می شود.

ضریب توان ضعیف (به عنوان مثال، کمتر از 95٪) باعث می شود که جریان بیشتری برای همان مقدار کار مورد نیاز باشد.

یک مثال ساده از چگونگی اشغال کردن شبکه توسط توان راکتیو:

یک لیوان نوشابه را در نظر بگیرید که نصف آن نوشابه است و نصف دیگر کف است ، پس نصف لیوان نوشابه است اما دیگر نمی توان اضافه کرد چون نیمه دیگر لیوان را کف پر کرده است که این کف همانند توان راکتیو است ظرفیت شبکه را اشغال کرده است اما کمکی به شبکه نمی کند .

 

 

اصلاح ضریب توان

اصلاح ضریب توان (PFC) با هدف بهبود ضریب توان و در نتیجه کیفیت توان انجام می شود. باعث کاهش بار در سیستم توزیع برق، افزایش بهره وری انرژی و کاهش هزینه های برق می شود. همچنین احتمال ناپایداری و خرابی تجهیزات را کاهش می دهد.

کاهش ضریب توان از طریق اتصال خازن هایی به دست می آید که در مقابل انرژی جذب شده توسط بارهایی مانند موتورها، به صورت محلی نزدیک به بار، انرژی راکتیو تولید می کنند. این امر ضریب توان را از نقطه ای که منبع توان راکتیو متصل است بهبود می بخشد و از گردش غیرضروری جریان در شبکه جلوگیری می کند

 

 

 

تعیین تجهیزات اصلاح ضریب توان مورد نیاز

انتخاب و تعیین کردن تجهیزات اصلاح ضریب توان مورد نیاز برای یک مدار، یک کار دقیق و تخصصی است و نمی توان آن را به سادگی و بدون تخصص انجام داد. این کار باید طبق فرآیند چهار مرحله ای زیر توسط افراد دارای مهارت های مربوطه انجام شود:

مرحله 1: محاسبه توان راکتیو مورد نیاز

هدف اصلی و پایه ای ما از تعیین توان راکتیو مورد نیاز (Qc (kvar)) برای نصب، بهبود ضریب توان (cos φ) و کاهش توان ظاهری (S) است.

Qc را می توان از فرمول Qc = P (tan φ – tan φ‘)تعیین کرد.

Qc= توان بانک خازن بر حسب kVAr

P=توان فعال بار بر حسب کیلووات

tan φ=تانژانت زاویه اختلاف فاز قبل از جبران

tan φ’=تانژانت زاویه اختلاف فاز پس از جبران

پارامترهای φ و tan φ را می توان از داده های قبض برق یا از اندازه گیری مستقیم در نصب به دست آورد.

مرحله 2: انتخاب حالت جبران

مکان خازن های ولتاژ پایین در یک تاسیسات می تواند مرکزی، در سطح بار، یا ترکیبی از هر دو باشد. در اصل، جبران ایده آل در یک نقطه مصرف و در سطح مورد نیاز در هر لحظه از زمان اعمال می شود. در عمل، عوامل و فاکتورهای فنی و اقتصادی زیادی وجود دارند که بر انتخاب نهایی شما تاثیر خواهند داشت و شما باید از این عوامل به خوبی آگاه باشید. برخی از این فاکتورها عبارتند از:

هدف کلی (جلوگیری از جریمه های انرژی راکتیو، کاهش بار ترانسفورماتورها یا کابل ها، اجتناب از افت ولتاژ و افتادگی)

حالت کار (بارهای پایدار یا نوسانی)

تأثیر قابل پیش‌بینی خازن‌ها بر ویژگی‌های شبکه

هزینه نصب

مرحله 3: انتخاب نوع جبران

بسته به الزامات عملکرد و پیچیدگی کنترل، انواع مختلفی از جبران خسارت باید اتخاذ شود:

با اتصال یک بانک خازن با ارزش ثابت

خودکار، با اتصال تعداد متفاوتی از مراحل، امکان تنظیم انرژی راکتیو به مقدار مورد نیاز

شناور، برای جبران بارهای با نوسان زیاد

مرحله 4: اجازه برای شرایط عملیاتی و هارمونیک ها

شرایط عملیاتی تاثیر زیادی بر طول عمر خازن ها دارد، بنابراین پارامترهای زیر باید در نظر گرفته شود:

دمای محیط (°C)

جریان بیش از حد مورد انتظار مربوط به اختلالات ولتاژ، از جمله حداکثر اضافه ولتاژ پایدار

حداکثر تعداد عملیات سوئیچینگ در سال

برخی از بارها (موتورهای با سرعت متغیر، مبدل‌های استاتیک، ماشین‌های جوشکاری، کوره‌های قوس الکتریکی، لامپ‌های فلورسنت و غیره) با تزریق مجدد هارمونیک‌ها، بر شبکه الکتریکی تاثیر می گذارند. بنابراین لازم است اثرات این هارمونیک ها بر روی خازن ها نیز در نظر گرفته شود.

مزایای اصلاح ضریب توان

اصلاح ضریب توان برای کاهش تلفات، کاهش هزینه های برق و صرفه جویی در مصرف برق بسیار مفید است. در این بخش به برخی از مهم ترین فایده ها و مزایای اصلاح ضریب توان نگاهی می اندازیم:

صرفه جویی در هزینه قبض برق

اصلاح ضریب توان باعث کاهش توان راکتیو شده و تلفات توان تولید شده در ترانسفورماتورها و هادی های تاسیسات را کاهش می دهد. در نتیجه شما می توانید به هدف اصلی خود که بهینه سازی مصرف برق، کاهش تلفات و کاهش هزینه قبض برق می باشد نزدیک شوید.

افزایش پیدا کردن توان موجود

نصب تجهیزات اصلاح ضریب توان در سمت ولتاژ پایین، توان موجود در ثانویه ترانسفورماتور MV/LV را افزایش می دهد. ضریب توان بالا با امکان استفاده بهتر از قطعات، یک تاسیسات الکتریکی را بهینه می کند.

کم تر شدن حجم نصب

نصب تجهیزات اصلاح ضریب توان اجازه می دهد تا سطح مقطع هادی کاهش یابد، زیرا جریان کمتری توسط نصب جبران شده برای همان توان فعال جذب می شود.

کم تر شدن افت ولتاژ

نصب خازن ها اجازه می دهد تا افت ولتاژ در بالادست نقطه اتصال دستگاه اصلاح ضریب توان کاهش یابد، بنابراین از بارگذاری بیش از حد شبکه و کاهش هارمونیک ها جلوگیری می کند.