محاسبات بانک خازنی

تصویر شاخص مقاله محاسبه باک خازن

آشنایی با مفاهیم مرتبط با محاسبات بانک خازن

تعاریف کلیدی

  • تعریف بانک خازن: بانک خازن مجموعه ای از چندین خازن است که برای ذخیره انرژی الکتریکی و افزایش عملکرد سیستم های قدرت الکتریکی استفاده می‌شود.
  • تصحیح ضریب توان: تصحیح ضریب توان شامل تنظیم بانک خازن برای بهینه سازی استفاده از برق و در نتیجه بهبود راندمان و کاهش هزینه ها است.
  • مزایای استفاده از بانک‌های خازنی: استفاده از بانک‌های خازنی منجر به بهبود راندمان برق، کاهش هزینه‌های برق شهری و افزایش تنظیم ولتاژ می‌شود.
  • بانک خازن از چندین خازن تشکیل شده که به صورت موازی برای اصلاح ضریب توان در یک سیستم قدرت الکتریکی به کار برده می‌شوند.
  • ضریب توان ایده آل 1 است، به این معنی که تمام توان عرضه شده به کار مفید تبدیل می شود و هیچ توان راکتیوی (Q) در مدار وجود ندارد. توان راکتیو به توانی گفته می شود که به دلیل وجود عناصر القایی یا خازنی مانند موتور، ترانسفورماتور، خازن و … بین منبع و بار در حرکت است. توان راکتیو هیچ کاری انجام نمی دهد، اما باعث تلفات اضافی شده و راندمان سیستم را کاهش می دهد.
  • ضریب توان یک سیستم بسته به نوع و مقدار بار متصل به آن می تواند از 0 تا 1 متغیر باشد. ضریب توان کم نشان دهنده توان راکتیو بالاست. ضریب توان بالا نشان دهنده توان راکتیو کم و استفاده بهتر از توان عرضه شده است.

چرا تصحیح ضریب توان مهم است؟

تصحیح ضریب توان دارای مزایای متعددی هم برای شرکت برق و هم برای مصرف کننده به شرح ذیل می باشد:

  • کاهش تلفات خط و بهبود راندمان سیستم: ضریب توان کم به معنای جریان زیاد در سیستم است که باعث افزایش تلفات مقاومتی (I2R) و کاهش سطح ولتاژ در انتهای بار می شود. با افزایش ضریب توان، جریان کاهش می یابد و تلفات به حداقل می رسد و در نتیجه سطح ولتاژ بالاتر و عملکرد سیستم بهتر می شود.
  • افزایش ظرفیت و قابلیت اطمینان سیستم: ضریب توان کم به معنای تقاضای توان ظاهری بالا از منبع است که مقدار توان واقعی قابل تحویل به بار را محدود می کند. با افزایش ضریب توان، تقاضای توان ظاهری کاهش می‌یابد و توان واقعی بیشتری را می‌توان به بار عرضه کرد که در نتیجه ظرفیت و قابلیت اطمینان سیستم بالاتر می‌رود.
  • کاهش هزینه‌ها و جریمه‌های برق: شرکت‌ برق برای مصرف‌کنندگانی که ضریب توان پایینی دارند، هزینه‌های اضافی دریافت یا جریمه‌هایی در نظر می‌گیرند، زیرا باعث تحمیل بار بیشتر بر شبکه انتقال و توزیع و افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شوند. با نصب بانک خازن و افزایش ضریب توان، می توان این هزینه ها را کم و یا از بین برد.

بانک خازن چگونه کار می کند؟

بانک های خازن به موازات بار یا در نقاط خاصی از سیستم مانند پست ها یا فیدرها متصل می‌شوند. آنها باتوجه به مقدار ضریب توان سیستم و ضریب توان هدف وارد مدار شده یا از مدار خارج می‌شوند و با این کار ضریب توان سیستم را تنظیم می‌کنند.

بانک های خازن شنت نسبت به سایر انواع دستگاه های جبران توان راکتیو مزایای متعددی دارند که نمونه هایی از آن در ذیل آمده است:

  • آنها نسبتا ساده، ارزان و دارای نصب و نگهداری آسان هستند.
  • آنها را می توان با توجه به تغییرات بار یا نیاز سیستم روشن یا خاموش کرد.
  • آنها را می توان به واحدها ی کوچکتر تقسیم کرد تا انعطاف پذیری و دقت بیشتری در کنترل توان راکتیو ارائه شود.

در مثلث توان مقدار اختلاف فاز اولیه سیستم φ1 نامیده می شود که ما تلاش میکنیم با اضافه کردن خازن آن را به اختلاف فاز هدف برسانیم.محاسبه توان راکتیو مورد نیاز - ماه صنعت انرژی

فرمول محاسبه توان راکتیو - ماه صنعت انرژی

  • اختلاف فاز اولیه سیستم  φ1
  • اختلاف فاز ثانویه سیستم φ2
  •  توان مفید یا اکتیو(p)
  • توان ظاهری اولیه s1
  • توان ظاهری ثانویه s2
  • توان راکتیو اولیه Q1
  • توان راکتیو ثانویه Q2
  •  مقدار خازن مورد نیاز برای اصلاح ضریب توان Qc

در مثلث توان مشخص است با کاهش توان راکتیو از Q1 به Q2  مقدار S1 به S2  کاهش پیدا می کندو کاهش S باعث کاهش جریان و تلفات و افت ولتاژ خواهد شد.

فرمول محاسبه مقدار ظرفیت خازنی :

Q cap = (tan φ1 – tan φ2) *  P

برای داشتن مقدار φ1 و φ2 از می توانیم از cos-1(φ1)  و cos-1(φ2) استفاده کنیم:

   φ1 = cos-1(φ1)              φ2 =cos-1(φ2)

برای داشتن مقدار  cos φ1  در سیستم از کسینوس فی متر استفاده می شود و همچنین مقدار cos φ2 که مقدار هدف ما می باشد مشخص بوده و با معکوس کردن آنها می توان مقادیر φ2 و φ1 را محاسبه کرده و در فرمول  محاسبه مقدار ظرفیت خازنی ( Qز = (tan φ1 – tan φ2) *  P ) قرار داد. cos φ2 مقدار کسینوس هدف ما می باشد.

برای ساده تر کردن فرمول بالا مقدار (tan φ1 – tan φ2) را برابر ضریب K قرار می دهیم و در نتیجه فرمول ما برابر Qc = K *  P  می شود ، که در آن توان اکتیو در واحد کیلو وات می باشد.

مقدار ضریب k که بر اساس مقدار ضریب توان اولیه و ضریب توان هدف می باشد در جدول زیر آمده است :

جدول محاسبه خازن

تصحیح ضریب توان با استفاده از خازن ها و فیلترها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *