برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مدارهای RC تولید کننده توان راکتیو و مدارهای RL ،مصرف کننده توان راکتیو هستند.

     با توجه به اینکه اکثر بارهای موجود در شبکه از نوع RL می باشند مانند موتورها،چوکها و بارهای دارای سیم بندی بنابراین با کاهش ضریب قدرت K=Cosφ توان راکتیو و به تبع آن توان ظاهری S و جریان کشیده شده از منبع افزایش می یابد

نتیجه:

 باید با استفاده از بارهای خازنی و یا وسایل تولید کننده توان راکتیو در شبکه ضریب قدرت را بهبود بخشید.

اگر یک سیستم متعادل سه فاز، باری با توان حقیقی P و ولتاژ V و ضریب توان Cosφ را تغذیه کند، شدت جریان هر خط برابر   I=p/sqartUcos fi      می شود بنابراین یک ضریب قدرت نامناسب و پایین با یک جریان زیاد مترادف خواهد بود و سه اثر مهم را در سیستم خواهد داشت:

- افزایش تلفات خط:

    تلفات خط متناسب با مربع جریان است،بنابراین متناسب با مربع    1/ Cosφ     می باشد،در نتیجه تلفات درضریب قدرت 0.8 معادل   1/0.8=0.57برابر تلفات در ضریب قدرت واحد خواهد بود.

 

2- کاهش قدرت مفید:

   قدرت مفید ژنراتورها و ترانسفورماتورها متناسب با شدت جریان و در نتیجه متناسب با  است و اگر ضریب قدرت پایین باشد ژنراتورها و ترانسفورماتورهای بزرگتری نیاز خواهد بود.

 

3- افت ولتاژ:

    ضریب قدرتهای کم که معمولا به صورت پس فاز هستند،موجب یک افت ولتاژ زیاد می شوند و در نتیجه تجهیزات اضافی برای تنظیم ولتاژ مورد نیاز خواهد بود.

 

    ضریب قدرت را می توان با استفاده از کندانسودهای سنکرون و یا ساکن ترقی داد.

 

   کندانسور سنکرون موتورهای سنکرون بی بار هستند که می توانند هم از شبکه Q بگیرند و هم به شبکه Q تزریق کنند و معمولا برای تنظیم ولتاژ خطوط انتقال انرژی استفاده می شوند.

 

    بانکهای خازنی به صورت گسترده در سطح کارخانجات صنعتی برای بهبود ضریب قدرت استفاده می شوند.        

 

بررسی اقتصادی بهبود ضریب قدرت:

 

   بهبود ضریب قدرت در شبکه عمدتا و عموما به صورت تزریق بارهای راکتیو خازنی " کاپاسیتو" صورت می گیرد که این بارها به صورت موازی با سایر بارها نصب می شوند.

   عدم ترمیم ضریب توان موجب اعمال هزینه اقتصادی مستیقم به عنوان جریمه تعرفه به مصرف کننده می گردد و نیز یک هزینه اقتصادی غیر مستقیم از طریق اضافه جریان روی تولید و خطوط انتقال برای شبکه سراسری بوجود می آورد.

 

    در بهبود ضریب توان میزان K1=Cosφ1  و یا اصولا زاویه 1φ  را می توان درهنگام زیر بار بردن شبکه مشخص کرد و آن را از روی نشان دهنده Cosφ متر دقیقا خواند.

   در عمل در اکثر واحدهای صنعتی مانند ریسندگی ها کارخانجات ذوب فولاد و .... ، این عدد بین 0.5 تا 0.6 است که عدد خوبی نمی باشد و البته ثابت هم نیست زیرا با ورود و خروج بارهای اندوکتیو ضریب توان تغییر می کند اما سئوال اینجاست که اگر بخواهیم این ضریب توان را بهبود بخشیم به چه عددی باید آن را افزایش دهیم؟قاعدتا بهترین عدد برای ضریب توان " 1" است      ( 0 =2φ ( ولی اگر Cosφ2 را روی عدد "1" تنظیم کنیم سیستم پایدار نخواهد شد.

 

   زیرا در شبکه های صنعتی میزان بار اندوکتیو با ورود و خروج تعداد موتورها و سایر بارهایی که اندوکتیو هستند تغییر می کند

 

  اگر ما میزان ثابتی بار خازنی به شبکه اعمال کنیم درهنگام تغییرات بار اندوکتیو گاهی میزان بار اندوکتیو موجود کم می شود که مجددا ضریب توان از سمت بار خازنی به سمت کمتر از 1سقوط می کند،به عبارت دیگر ضریب توان پیش فاز خواهد شد که در نهایت مجددا موجب ایجاد یک ضریب توان بد می گردد

بهترین عدد برای Cosφ2 یا زاویه 2φ چیست؟

   اگر بخواهیم بطور تقریبی و بر اساس تجربه این کار را انجام دهیم میزان0.85 Cosφ2 = در نظر گرفته می شود یعنی:

 

 ضریب توان را در حد 0.85 مورد نظر قرار می دهیم.

 

 

اگر بخواهیم مقدار بهینه 2 φرا براساس هزینه ها و یا براساس میزان جریمه و میزان هزینه نصب خازن بررسی کنیم می توان به طریق زیر عمل کرد:


   فرض کنید در شبکه مورد نظر ما قیمت یا تعرفه خرید قدرت برای هر KVA مبلغ A ریال است که برای یک ضریب توانcos φ1=K1   مورد قبول برق منطقه ای باشد. اگر قدرت مورد مصرف P باشد، در اینصورت میزان قدرت ظاهری عبارت است از:

S1=p/cos fi1                                                                                 

    حال اگر ضریب توان شبکه خود را با نصب خازن تا K2=Cosφ2  ارتقا دهیم ،در این حالت میزان درخواست شبکه به مقدار زیر کاهش می یابد.s2=k2/cos fi2

 

 

                Cosφ1 < Cosφ2 است به همین دلیل با توجه به تعرفه A ریال برای هر کیلو ولت آمپر قدرت مورد تقاضا می توان نتیجه گرفت که با این کار به مقدارA.(p/cos fi1-p/cos fi2)   ریال در سال صرفه جویی شده است. در اینجا فرض براین است که قدرت P را براین عرفه A ریال در سال نرم کرده ایم . اما در قبال  این صرفه جویی هزینه تزریق خازن ها رابعنوان بارهای راکتیو خازن ها را بعنوان بارهای راکتیو خازنی متحمل شده ایم

 

   میزان بار راکتیو خازنی مورد نیاز عبارت است از:Q=p(tan fi1-tan fi2)kvar

 

 

   اگر هزینه نصب این مقدار خازن و نگهداری آن به صورت هزینه در سال،B ریال در هر kVAR باشد،در آن صورت هزینه سالیانه این کار عبارت است از :B.p(tan fi1-tan fi2)                                    

 

  در این صورت میزان صرفه جویی کل در سال عبارت است از:

 A.p(1/cos fi1-1/cos fi2)-Bp(tan fi1-tan fi2)                                      

 

   در رابطه فوق کلیه کمیتها مانند  φ1,P,B,A مقادیر ثابتی هستند و کمیت متغیر، میزان زاویه 2 φ  است در نتیجه می توان آن را به صورت تابعی از2 φ به صورت ذیل نوشت:

                                                       F(fi2)=AP(1/cosfi1-1/cosfi2)-BP(tan fi1-tanfi2)

   حال باید دید تابع فوق که آن را می توان تابع صرفه جویی نامید،به ازای چه مقدار 2φ ماکزیمم می شود؟ بنابراین باید مشتق این تابع نسبت باید مشتق این تابع نسبت به 2 φ صفر گردد.

        Df(fi)=-Ap.sec fi2tan fi2+Bp sec2 fi2=0                                                          

    با حل معادله فوق میزان زاویه  2φ به صورت       sin fi2=B/A         به دست خواهد آمد.رابطه فوق نشان می دهد که میزان 2 φ مستقل از مقدار اولیه آن یعنی 1 φ است و فقط بستگی به مقادیرA و B دارد.

 

نکته جالب این است که:

 اقتصادی ترین زاویه پس فاز،مستقل از مقدار اصلی آن در تاسیسات مصرف کننده است


 

   بهبود ضریب قدرت در ایستگاههای تولید نیرو نیز مانند مصرف کنندگان موثر است.زیرا هزینه تاسیسات یک نیروگاه متناسب با kVA است،در حالی که قدرت مفید خروجی kW است.

 

   فرض می کنیم یک نیروگاه تولید نیرو دارای قدرت ظاهری اسمی S (بر حسب kVA ) و ضریب قدرت cosφ1 باشد، هزینه A.S وهمچنین درآمد حاصل از قدرت خروجی B.Scosφ1  است(A وB ضرایب ثابت هستند)

 

   اگر تجهیزات مورد نیاز این امر ضریب قدرت را به cosφ2 ترقی دهد،میزان خروجی S.cos φ2  می شود و درآمد اضافی عبارت است از:

B.S(cos φ2 - cos φ1)

 

مقدار توان راکتیوی که باید تولید شود عبارت است از:

 

S(sin φ1-sin φ2)

 

 و هزینه مربوط به آن برابر است با:

 

C.S(sinφ1 -sin φ2 )

 

بنابراین در آمد اضافی خالص،از بهبود ضریب قدرت خواهد شد:

 

 

  حال باید ترتیبی داد که این درآمد اضافی ماکزیمم گردد.برای این منظور مشتق آن باید نسبت به 2φ برابر با صفر قرار گیرد:

 

-BSsin fi2+CS cos fi2=0                                                                 

Tan fi2=c/B                                                                             

 

  

           در اینجا نیز مقدار 2 φ مستقل از1φ است.


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :