رگولاتور خازن
در طراحی یک تابلو برق بانک خازنی رگولاتور یکی از اجزای مهم و اساسی در این مدل از تابلو برق صنعتی می باشد. رگولاتور دستگاهی است که با اندازه گیری ضریب توان بار به مقدار مورد نیاز خازن به مدار وارد می نماید در واقع این دستگاه تشخیص می دهد چه مقدار خازن باید به مدار وصل شود تا ضریب توان مطلوب بدست آید.
اصول کار رگولاتور
1- اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو
2- محاسبه ضریب توان با استفاده از رابطه CosΦ =P/S
3- محاسبه توان راکتیو مورد نیاز برای رسیدن به ضریب توان مطلوب
4- تزریق Q کیلووار راکتیو به مدار
رگولاتور های خازنی در دو دسته هوشمند و ساده تقسیم می شوند. تعداد پله های موجود در ساختار رگولاتور نشان دهنده تعداد خازن های مورد نیاز جهت اصلاح ضریب توان می باشد که از 4 الی 12 پله در بازار موجود است.
نکات مهم در تنظیم رگولاتور بانک های خازنی
1- ولتاژی که برای رگولاتور توسط سازنده در نظر گرفته شده است با ولتاژ شبکه یکسان باشد.
2- ترانس جریان برای تغذیه رگولاتور حتما باید در ورودی برق اصلی قرار گیرد تا هم جریان خازن و هم جریان بار را اندازه گیری کند.
3- مقدار C/K بیشتر از مقدار تنظیم شده نباشد در غیر این صورت میزان خطا افزایش می یابد.
4- مقدار C/K کمتر از مقدار تنظیم شده نباشد در غیر این صورت میزان خطا کمتر می شود ولی امکان نوسان یک پله وجود دارد. K ضریب نسبت تبدیل ترانس جریان است. Q ظرفیت کوچکترین پله بانک خازن برحسب ولت آمپر راکتیو VAR
اصلاح ضریب توان بارهای خطی
این کار معمولا به وسیله تغذیه میزان مشخصی خازن یا القاگر انجام می گیرد. برای مثال اثر القایی یک موتور را می توان به وسیله وصل خازن در محل نصب بار خنثی کرد.برخی اوقات که خصوصا شبکه به حالت خازنی تمایل دارد (مانند خطوط کابلی) از القاگرها (که در این کاربرد به آنها راکتور گفته می شود) برای خنثی سازی اثر خازنی شبکه استفاده می شود.
این کار عموما در پست های تغییر ولتاژ صورت می گیرد.در مهندسی برق ماشین سنکرونی که در حالت بی بار استفاده می شود، کندانسور سنکرون می گویند که با تغیر جریان تحریک ماشین می تواند مانند یک سلف یا خازن عمل کند. کندانسور های سنکرون برای تنظیم ولتاژ انتهای خطوط انتقال مورد استفاده قرار می گیرند. مثلا به جای استفاده از خازن و برای ایجاد اثر خازنی می توان از یک ماشین سنکرون در حالت پر تحریک نیز استفاده کرد. در این حالت میزان توان راکتیو تولیدی در موتور سنکرون وابسته به میزان جریان تحریک آن خواهد بود. مزیت استفاده از چنین بار هایی امکان تغیر میزان توان خازنی خروجی با توجه به میزان جریان تحریک است.
اصلاح ضریب توان بارهای غیرخطی
بارهای غیرخطی در مدار های AC موجب به وجود آمدن جریان های هارمونیک در کنار جریان اصلی AC می شوند. در این حالت اضافه کردن بار های خطی مانند خازن یا القاگر نیز نمی تواند تاثیر این بارها را خنثی کند. بنابراین باید از روش های دیگری مانند استفاده از فیلتر یا استفاده از سیستم های اصلاح ضریب توان فعال برای صاف کردن اثر این بارها در جریان اصلی بهره جست.
می توان فیلتری طراحی کرد که تنها جریان را با فرکانس خاصی (50 یا 60 هرتز) عبور دهد. در صورت استفاده از چنین فیلتر هایی بارهای غیر خطی نیز مانند بارهای خطی در مدار عمل می کنند. پس از آن برای اصلاح توان می توان از بار های خطی استفاده کرد. اما این فیلترها دارای محدودیت هایی نیز هستند برای مثال می توان به نیاز آنها به واسطه های جریان بالا پر حجم بودن آنها و پرهزینه بودن آنها اشاره کرد. همچنین برای خنثی کردن اثر بارهای غیر خطی می توان از روش اصلاح ضریب توان فعال نیز استفاده کرد.
اصلاح ضریب توان فعال
اصلاح ضریب توان فعال یک سیستم الکترونیک قدرت است که میزان جریان کشیده شده توسط هر بار را به منظور نزدیک کردن هر چه بیشتر ضریب توان به یک کنترل می کند. در بیشتر موارد سیستم اصلاح ضریب توان فعال اینگونه عمل می کند که با کنترل جریان ورودی شکل موج جریان را هر چه بیشتر به شکل موج ولتاژ نزدیک می کند. سیستم اصلاح ضریب توان فعال می تواند به صورت یک طبقه یا چند طبقه عمل کرده و ضریب توان را به حدود 99/0 نزدیک کند.
میکروپروسسور این رگولاتور با اتصال به ترانس ولتاژ و جریان وضعیت کل شبکه را با محاسبه ارتباط ما بین توان اکتیو و توان راکتیو مورد بررسی قرار می دهد. این رگولاتور ضریب هارمونیک اصلی مولفه های اکتیو و راکتیو جریان را با استفاده از الگوریتم تبدیل سری فوریه مورد استفاده قرار می دهد. بنابراین این اندازه گیری و کنترل دقیق حتی در صورت اعوجاج شکل موج جریان و آلودگی آن با هارمونیک های مراتب بالا به راحتی صورت می پذیرد.
اصلاح ضریب توان غیرفعال
این روش یک روش ساده برای اصلاح ضریب توان در بار های خطی است که معمولا با استفاده از تابلو برق بانک خازنی صورت می گیرد. اما این روش به اندازه اصلاح ضریب توان فعال موثر نیست. گرچه این روش به دلیل سادگی و کم هزینه بودن آن در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد اما در این روش وارد و خارج کردن خازن ها از مدار موجب به وجود آمدن جریان های هارمونیکی می شوند و این عیب یکی از دلایلی است که تمایل برای استفاده از موتور های سنکرون یا اصلاح ضریب توان فعال هنوز وجود دارد.
مزایای استفاده از راکتورهای حذف هارمونیک
مزایای استفاده از راکتورهای حذف هارمونیک شامل موارد زیر می باشد
1- کاهش اضافه جریان در زمان سوئیچینگ بانک خازن
2- کاهش اضافه بار خازن در اثر هارمونیک ها
3- کاهش حرارت ایجاد شده در کابل ها
4- کاهش حرارت ایجاد شده در ترانس ها
5- عمر بیشتر خازن
6-حذف اعوجاج شکل موج ولتاژ
7-جلوگیری از عملکرد بی دلیل مدار های حفاظتی
نکات مهم در استفاده از راکتور های حذف هارمونیک
1- خازن و راکتور باید باهم هماهنگ باشند یعنی ظرفیت خازن دقیقا معادل مقدار ذکر شده در جدول باشد.
2-راکتور ها حرارت زیادی تولید می کنند لذا باید در ارتفاع بالاتری از خازن ها قرار گیرند و تهویه مناسب برای آنها پیش بینی گردد.
3-بین راکتور ها و بدنه تابلو و همچنین بین دو راکتور حداقل فاصله ای بین 5 تا 7 سانتی متر در نظر گرفته شود.
طریقه محاسبه فیلتر حذف هارمونیک
مثال: خازنی به ظرفیت 12/3 KVAR داریم راکتور مناسب را محاسبه نمایید
