آموزشیخازن

بانک خازن چیست + بهترین روش محاسبه بانک خازنی ؟

محاسبه بانک خازنی

خازن ها چگونه می توانند ضریب قدرت را بهبود ببخشند و چگونه آن ها را محاسبه کنیم؟
چگونه می توان ضریب قدرت را بهبود بخشید؟ اینکار بسیار ساده است.

How capacitors improve the power factor and how to calculate them

دلایل نصب بانک خازنی

با نصب خازن یا بانک خازن می توان ضریب قدرت را بهبود بخشید. بهبود ضریب قدرت یک دستگاه الکتریکی به معنای تولید نسبت خاصی از انرژی راکتیو است که خودش از آن استفاده می کند.  سیستم های متعددی برای تولید انرژی راکتیو وجود دارد که از جمله آن می توان به متعادل کننده آسنکرون خاص و خازن شنت ( یا خازن های سریالی برای سیستم های انتقال بزرگ) اشاره کرد.

خازن ها معمولا به خاطر دلایل زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

  • عدم مصرف آن از انرژی فعال
  • هزینه خرید پایین
  • کاربرد آسان
  • عمر آن (تقریبا ۱۰ سال)
  • تعمیر و نگهداری پایین آن (دستگاه استاتیک)

نمودار قدرت:

ضریب قدرت، نسبت توان کار به توان ظاهری است. این ضریب می تواند نحوه استفاده موثر از انرژی الکتریکی را مورد اندازه گیری قرار دهد.

وجود ضریب قدرت پایین بدین معناست که شما به طور کامل از تمامی انرژی الکتریکی که بابتش هزینه کرده اید استفاده نمی کنید.

ضریب قدرت بالا نیز به این معنی است که  کاربرد موثری از قدرت الکتریکی صورت گرفته است.

این در حالیست که ضریب قدرت پایین نشان دهنده کاربرد ضعیف از قدرت و انرژی الکتریکی است. برای مشخص کردن ضریب قدرت (pf)، توان کاری را به توان ظاهری تقسیم کنید. در یک سیستم خطی یا سینوسی؛ نتیجه به دست آمده به عنوان cosine θ در نظر گرفته می شود.

PF = kW / kVA = cosine θ kVA

به عنوان مثال اگر شما یک دستگاه حفاری داشته باشید که با توان کاری ۱۰۰Kw کار می کند و توان ظاهری آن ۱۲۵kvA است، باید عدد ۱۰۰ را بر روی ۱۲۵ تقسیم کنید. نتیجه به دست آمده ضریب قدرت خواهد بود. در این مثال ۰.۸۵ ضریب قدرت دستگاه حفاری است.

(kW) 100 / (kVA) 125 = (PF ) 0.80

power-diagram
power-diagram

نمودار قدرت

که در آن:

  • p: نشان دهنده قدرت  و توان کاری است.
  • S1 و S2: توان ظاهری است
  • Qc :قدرت و انرژی راکتیو خازن

Q1  : نشان دهنده  قدرت راکتیو بدون خازن و Q2 قدرت راکتیو در حضور خازن است.

خازن چیست؟

What is a capacitor

خازن یا انباره عبارتست از دو صفحهٔ موازی فلزی که در میان آن لایه‌ای از هوا یا عایق قرار دارد. از خازن‌ ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

خازن‌ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند.

همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود.

 

 پیشنهاد میشود مطالعه شود: چگونه از بانک های خازن محافظت کنیم؟

“خازن را با حرف C که ابتدای کلمه Capacitor است نمایش می‌دهند.

ظرفیت خازن

در محاسبه بانک خازنی ظرفیت معیاری برای اندازه‌گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. باید گفت که ظرفیت خازن‌ها یک کمیت فیزیکی‌ست و به ساختمان خازن وابسته‌است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد.

واحد اندازه گیری

واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. ۱ فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌باشد. بنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌ تر نیز در خازن ها مرسوم است.

میکروفاراد (µF)، نانوفاراد (nF) و پیکوفاراد (pF) واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

نسبت مقدار باری که روی صفحات خازنی انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن (C) گویند؛ که مقداری ثابت است.

در این رابطه:

C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد
Q = بار ذخیره شده برحسب کولن
V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت
ε۰ = قابلیت گذر دهی خلا است
k (بدون یکا) = ثابت دی‌الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ ۱=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن ۱
A = سطح خازن بر حسب
d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب متر(m)
چند نکته

آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد.
بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد.
ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی‌الکتریک (K) نسبت مستقیم دارد.

به عبارت ساده انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۲۲۰ ولتی میتواند یک مصرف کننده ۶،۷۲۲ وات بر ساعت را به مدت یک ساعت روشن کند.

و یا انرژی ذخیره شده در یک خازن یک فارادی ۱۲ ولتی میتواند یک مصرف کننده ۰،۰۲ وات بر ساعت را به مدت یک ساعت روشن کند ( مثلا یک LED لامپ ۲۰ میلی وات).

درایو فرکانس متغیر(VFD) می‌تواند ضریب توان و جریمه های قبض برق را حذف کند
درایو فرکانس متغیر(VFD) می‌تواند ضریب توان و جریمه های قبض برق را حذف کند

درایو فرکانس متغیر(VFD) می‌تواند ضریب توان و جریمه های قبض برق را حذف کند

معادلات:

  • Q2 = Q1 – Qc
  • Qc = Q1 – Q2
  • Qc = P×tg φ۱ – P×tgφ۲
  • Qc = P×(tg φ۱ – tg φ۲)

که در آن φ۱ تغییر فاز بدون خازن و φ۲ تغییر فاز با خازن است.

خازن گیرنده ای است که ازدو بخش رسانا (الکترود) تشکیل شده است که معمولا توسط یک عایق از هم جدا می شوند.

زمانی که این گیرنده در معرض یک ولتاژ سینوسی قرار می گیرد جریان و سپس قدرت آن منجر به ایجاد ولتاژ ۹۰ درجه می شود.

در مقابل؛ برای سایر گیرنده ها( موتورها؛ ترانسفورماتور و غیره) ، جریان و بنابراین قدرت آن (القای راکتیو)  ولتاژ را تا ۹۰ درجه کند می کند.

ترکیب برداری این جریان ها و قدرت راکتیو ( القایی و خازنی) باعث می شود جریان یا قدرت به مقادیری برسند که قبل از نصب خازن داشته اند.

به عبارت ساده تر، گیرنده های القایی ( مثل موتور، تراسنفورماتور و غیره) انرژی راکتیو را مصرف می کنند.

این در حالیست که خازن ( گیرنده های خازنی) انرژی راکتیو را تولید می نماید.



چگونه می توان قدرت خازن را محاسبه کرد؟

سیستم کنترل و حذف هارمونیک های شبکه (تابلو خازن) محاسبه بانک خازنی
سیستم کنترل و حذف هارمونیک های شبکه (تابلو خازن) محاسبه بانک خازنی

بر اساس صورتحساب و قبض برق، برای محاسبه بانک خازن نصب شده باید از روش های زیر استفاده شود.

  • ماهی را انتخاب کنید که در آن صورتحساب بالاست
  • تعداد ساعاتی که دستگاه نصب شده در ماه کار می کند را محاسبه کنید.
  • قدرت خازن Qc که باید نصب شود را محاسبه نمایید.

Qc = kVArh که باید ساخته شود / تعداد ساعت های اجرا و کارکرد دستگاه

نمونه:

  • بالاترین صورتحساب: ۷۰۰۰۰
  • زمان اجرای ماهانه: بار زیاد + زمان پیک= ۳۵۰ ساعت

Qc (خازنی که باید نصب شود) = ۷۰,۰۰۰ / ۳۵۰ = ۲۰۰ kVAr

بر اساس اندازه گیری های انجام شده بر روی ترانسفورماتور ثانویه HV/LV:

مثال:

مشترکی که انرژی خود را از استقرار ۸۰۰ KVA HV/LV  به دست می آورد تلاش می کند ضریب قدرت خود را به مقادیر زیر تغییر دهد:

  1. Cosφ = ۰.۹۲۸ (tgφ = ۰.۴) اولیه
  2. I.e. Cosφ = ۰.۹۵۵ (tgφ = ۰.۳۱) ثانویه با موارد زیر
  3. Voltage: ۴۰۰ V 3-phase 50 HZ
  4. PkW = ۴۷۵
  5. Cos (secondary) = ۰.۷۵ (i.e. tg ø = ۰.۸۸)

Qc (بانک خازنی که باید نصب شود) = PkW x (tgφ اندازه گیری شده – tgφ به دست آمده)
Qc = 475 x (0.88 – ۰.۳۱) = ۲۷۰ kVAr

محاسبات انجام شده برای نصب و استقرار در آینده:

نمونه:

ترانسفورماتور ۱۰۰۰ kva، خازن Q= 250kvar

توجه داشته باشید که چنین نسبت هایی به شرایط اجرایی زیر وابسته خواهند بود:

  • ۱۰۰۰ kVAترانسفورماتور
  • بار واقعی ترانسفورماتور = ۷۵%
  • Cosφ بار = ۰.۸۰ } k = ۰.۴۲۱
  • Cosφ به دست آمده = ۰.۹۵ } – جدول زیر را مشاهده کنید

Qc = ۱۰۰۰ x 75% x 0.80 x 0.421 = ۲۵۰ kVAr

جدول محاسبات قدرت خازن (محاسبه بانک خازنی)

جدول تبدیل:

بر اساس قدرت گیرنده که در واحد Kw بیان می شود، این جدول را می توان برای محاسبه قدرت خازن برای تغییر از یک ضریب قدرت ابتدایی و آغازین به ضریب قدرت مدنظر مورد استفاده قرار داد.  این جدول همچنین تعادلی بین cos ø و tg ø ارائه می کند.

جدول محاسبات قدرت خازن (محاسبه بانک خازنی)
جدول محاسبات قدرت خازن (محاسبه بانک خازنی)

جدول ضریب قدرت:

نمونه: ۲۰۰ kW موتور – cosφ = ۰.۷۵ – به دست آمده cosφ = ۰.۹۳ – Qc = 200 x 0.487 = ۹۸ kVAr

مرجع // جبران توان راکتیو و نظارت بر کیفیت قدرت لگراند
گروه مهندسی الکترومارکت میتواند در انتخاب یا ساخت تابلو خازن و محاسبه بانک خازنی یاری نماید.


“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم. اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است خوشحال میشویم در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

با تشکر از مطالعه شما .الکترومارکت را به اشتراک بگذارید.
ما در ۲۴ ساعت از ۷ روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۰
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۱

برچسب ها

یوسف رجبی

یوسف-مهندسی کنترل صنعتی,برنامه نویس و بنیان گذار الکترومارکت طراح و برنامه نویس سیستم های مبتنی بر اتوماسیون صنعتی.طراح پروژه های انرژی سیوینگ بر پایه تکنیک های نوین, حرفه ای در برنامه نویسی اتوکد,ای پلن و طراحی وب سایت

پاسخ دهید

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

همچنین ببینید

بستن
بستن