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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

در شبکه های مدرن فشارضعیف مصرف کنندگان زیادی وجود دارند که از شبکه جریان غیر سینوسی می کشند .این جریایانها به دلیل وجود امپدانس شبکه باعث ایجاد افت ولتاژ میگردند.افتی که باعث تغییر شکل ولتاژ سینوسی شبکه می شود. این آثار طبق بسط فوریه میتوانند به هارمونیک پایه(اصلی) و تک تک هارمونیک ها تجزیه شوند.فرکانس هارمونیک مضرب صحیحی از فرکانس پایه هستند
مثال:
فرکانس شبکه 50 هرتز فرکانس هارمونیک پنجم برابر با 250 هرتز میباشد

مصرف کنندگان خطی عمدتا عبارتند از :
1)مقاومت های اهمی
2)موتورهای سه فاز
3)خازنها

مصرف کنندگان غیر خطی (مولدین هارمونیک)عمدتا عبارتند از:
1)ترانسفورماتورها
2)بوبین ها
3)یکسوکننده ها
4)مبدل های AC/DCوDC/DC به خصوص موتورهای القایی و مدارهای کنترل دور
5)کوره های با قوس الکتریکی و القایی.دستگاه جوش
6)دستگاه های USP
7)منابع تغذیه سوییچینگ تک فاز در مصرف کننده های مدرن الکترونیکی مانند تلویزیون.ویدیو.کامپیوتر.چراغهای کم مصرف

هارمونیکها نه فقط در شبکه های صنعتی بلکه به طور روز افزون در مصارف خانگی تولید میشوند.از تولید کنندگان هارمونیک عمدتا هارمونیکهای فرد به شبکه تزریق می شوند.به همین دلیل هارمونیکهای 3.5.9.11 پدید می آیند.

هارمونیک چطور به وجود می آید؟
در شبکه های فشار ضعیف داخلی بخصوص وقتی محرکهای تحت کنترل در محل نصب هستند.
در هر خانه.در هر تلویزیون .کامپیوتر.چراغهای کم مصرف با بالاست های الکترونیکی.
به دلیل تعداد زیاد مصرف کنندگان اینگونه بارها.جریانهای هم فاز آنها در ساعات شب در بعضی ازشبکه های ولتاژ.رزونانس پدید می آید

مقادیری که از سوی سازندگان برای مقدار خازنهای جبران سازی ترانس پیشنهاد می گردد یکسان نیست.به همین دلیل قبل از نصب یک چنین سیستم جبران سازی مشاوره با پیشنهاد دهندگان توصیه میشود.ترانس های مدرن دارای ورقه های هسته ای هستند که برای تغییر میدان مغناطیسی احتیاج به توان کمی دارند.در صورت بالا بودن توان خازن هنگام بی باری بودن ترانس امکان بروز اضافه ولتاژهای بزرگ وجود دارد. در هنگام اتصال خازن باید در نظر داشت که کابل اتصال خازن برای یک قدرت اتصال کوتاه مناسب باشد.

جدول پیشنهاد انتخاب برای جبران سازی ترانس

 قدرت ظاهری ترانسKVA  قدرت راکتیو خازنKVAR
 100الی160  2.5
 200الی250  5
 315الی400  7.5
 500الی630  12.5
 800  15
 1000  20
 1250  25
 1600  35
 2000  40

توجه:نباید فیوزهای قدرت خازنهای دارای فیوز قدرت داخلی زیر بار کشیده شوند زیرا به دلیل مصرف بار خازنی خالص باعث تشکیل قوس الکتریکی می شود.در صورت نیاز به قطع خازن از ترانس برقدار لازمست تا از کلید اتوماتیک بجای کلید فیوز استفاده شود.








رگولاتور چیست؟

رگولاتور دستگاهی است که با اندازه گیری ضریب توان بار به مقدار مورد نیاز خازن به مدار وارد می نماید

اصول کار رگولاتور:
فرض کنید بخواهیم بصورت دستی و بوسیله دستگاههای اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو ضریب توان را اصلاح نماییم همچنین فرض می نماییم که 5 خازن هم ظرفیت Q کیلو واری نیز در اختیار داریم روند تنظیم به شرح ذیل است:
1)اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو
2)محاسبه ضریب توان با استفاده از رابطه COSQ=P/PS
3)محاسبه توان راکتیو مورد نیاز برای رسیدن به ضریب توان مطلوب(Q=P*(TANQ1-TANQ2
4)تزریق Qکیلو وار راکتیو به مدار
دو حالت پیش میآید:
حالت الف)Qکیلو وار معادل 3.8Qاست یعنی به سه پله و 0.8 یک پله نیاز داریم ولی نمی توانیم 0.8 یک پله را وارد مدار نماییم دو انتخاب وجود خواهند داشت:
وارد کردن 3 پله(به ضریب توان مطلوب نخواهیم رسید)
وارد کردن 4 پله (ضریب توان از مقدار تنظیم شده بزرگتر خواهد شد)
حالت ب)Qکیلو وار معادل 4.4Qیعنی به 4 پله و 0.4 یک پله نیاز داریم مجددا مانند حلت الف دو راه وجود دارد
وارد کردن 4 پله که منجر به ضریب توانی کوچکتر از مقدار تنظیم شده می گردد
وارد کردن 5 پله که به ضریب توان بزرگتری دست خواهیم یافت
چنین وضعیتی دقیقا در رگولاتور نیز رخ می دهد
فرض کنید که قبلا مقداری خازن وارد مدار شده و ضریب توان اندازه گیری شده (محاسبه شده) از ضریب توان مطلوب بزرگتر است لازمست تا فرضا 1.2Qاز خازنهای متصل قطع شوند یک خازن را قطع نماییم یا دو خازن را؟
در رگولاتورها معمولا مقدار راکتیو مورد نیاز را به مضربی از کوچکترین پله گرد می نمایند. دو مثال زیر دو حالت متفاوت تصمیم گیری و عملکرد رگولاتور را نشان می دهد.
در رگولاتوری اگر 3.4 پله مورد نیاز باشد 3 پله وارد و اگر 3.6 پله مورد نیاز باشد 4 پله وارد می گردد. در رگولاتور دیگری به جای 3.7 پله 4 پله و به جای 3.69 پله وارد مدار می نماید.
همانگونه که مشخص شد باید در تنظیم و اصلاح ضریب توان درصدی خطا را بپذیریم
سوال اینجاست که راه حل مطلوب چیست:
در پاسخ باید گفت بهتر است اندازه پله های Q کوچک باشند ولی محدودیت این راه حل در آنجاست که تعداد کنتاکتور ها و تجهیزات لازم صرف نظر از آمپراژ آنها بالا رفته و هزینه بالا میرود.
بنابراین مناسبترین راه این است که اگر میزان خازن مورد نیاز Q کیلو وار باشد باید مقداری را در پله های بزرگتر و بقیه را در پله های کوچکتر تهیه نمود. در این حالت نوسان و خطا در نزدیکی پله کوچکتر صورت میگیرد


ضریب C/K:

نسبت C/K روی رگولاتور در حقیقت تعیین کننده دقت یا خطای تنظیم است.که بدین معنی است:
C:میزان توان کوچکترین پله
K:نسبت تبدیل ترانسفورمر جریان در مسیر رگولاتور
مشاهده میشود که با کوچکتر بودنC میزان حساسیت تنظیم روی درجه C/K بهتر میشود.
در مجموع در تنظیم رگولاتور شبکه بانکهای خازنی باید به نکات ذیل توجه داشت:

1:ولتاژی که برای رگولاتور توسط سازنده در نظر گرفته شده است با ولتاژشبکه یکسان باشد
2:ترانسفورمر جریان برای تغذیه رگولاتور حتما باید در ورودی برق اصلی قرار گیرد تا هم جریان خازن را اندازه گیری کند و هم جریان بار را
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 اینصورت میزان خطا کمتر میشود ولی امکان نوسان(قطع و وصل متوالی)یک پله وجود دارد

در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت میشود به دو بخش توان اکتیو و راکتیو تقسیم میشود چگونگی این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد هر قدر که ضریب توان به یک نزدیکتر باشد سهم توان اکتیو بیشتر است این اتفاق در مداراتی رخ میدهد که مصارف اهمی آن بیشتر باشد مانند سیستم روشنایی و یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های اهمی سلفی دریافت می کنند مانند الکترو موتورها ترانسفور ماتور های توزیع و چوکها که در آن ها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا میکند در سیم پیچ ها به علت خاصیت ذخیره سازی انرزی الکتریکی  به صورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبکه و سلف ردو بدل میشود سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت میکند و در یک چهارم بعدی زمان توان را به شبکه پس میدهد . درست است که نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از آن برابر است اما در عمل این اتفاق رخ داده نمیشود زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمیکندو این توان در هر حالتی از مولد دریافت میشود. و برای رسیدن به مصرف کننده های اهمی وسلفی از شبکه توزیع شامل سیما و کابل ها و ..... عبور کرده نتیجه اینکه سلف توانی از مولد دریافت کرده و به آن پس میدهد و این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف میشود . مصرف کننده های اهمی سلفی به این توان نیاز دارند اما این توان برای شبکه مضر است و زیانهایی را در پی دارد از جمله :اضافه شدن جریان مولد و در نتیجه نیاز به مولد هایی با توان بیشتر و چون جریان شبکه زیاد میشود  به سیمها و کابل هایی با سطح مقطع بالاتر برای کاهش افت ولتاژ نیاز است و این موضوع هزینه اولیه شبکه را افزایش می دهد  
برای رفع مشکل فوق از خازن جهت جبران سازی توان راکتیو استفاده میشود  بدین صورت که خازن مانند سلف در یک چهارم پریود موج متناوب توان دریافت میکند و در یک چهارم بعدی توان را تحویل میدهد پس خازنها هم همانند سلف باعث افزایش توان راکتیو شبکه میشوند اما اتفاق جالب زمانی رخ میدهد که خازن وسلف با هم در شبکه قرار گیرند . این دو بر عکس هم عمل میکنند پس توان راکتیو فقط یک بار از شبکه دریافت می شود و در زمانهای بعد بین آنها تبادل میشود بدون اینکه مولد این توان را تحمل کند به این خازنها خازنهای اصلاح ضریب توان می گویند و وظیفه آنها تامین توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده های اهمی سلفی است  خازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبکه به صورت موازی قرار گیرند برای اینکار در شبکه تکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال به صورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل شوند این خازن ها باید از نوعی انتخاب شوند که به صورت دایمی در مدار قرار گیرند پس باید ولتاژشبکه را تحمل کنند در محاسبه خازن از انواعی انتخاب میشود که ولتاز مجاز آن 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد



تاثیر ضریب توان در تولید و انتقال انرژی

در صورتیکه توان اکتیو انتقال داده شده ثابت باشد با کوچک شدن ضریب توان  توان راکتیو بزرگ شده و جریان خط نیز زیاد میشود به فرض مثال اگر خواسته باشیم توان اکتیو 300kw را با اختلاف سطح 380 ولت انتقال دهیم در صورتیکه ضریب توان برابر یک باشد شدت جریان خط 456 آمپر است ولی اگر همین توان را با ضریب توان 0.6 انتقال دهیم جریان خط به 760 آمپر میرسدو این ازدیاد جریان بخاطر کوچک شدن ضریب توان باعث تلفات حرارتی زیاد تر در خط میشود
تلفات حرارتی برابر است با:
                                    
                                                                          VT= i2 * RW
تلفات حرارتی  خطوط انتقال انرژی گرچه به نظر نمی آیند اما اغلب ایجاد تلفات و خسارات زیادی می کنند
بطور مثال فرض کنیم مصرف واته یک کارگاهی در شبکه سه فاز 380 ولت فقط 50KW باشدو توسط سیم هوایی با مقطع  50mm2 و مقاومت اهمی 0.37= RW تامین گردد اگر ضریب توان الکتریکی در این کارگاه COSQ=0.6 باشدجریان خط برابر است:

                              
                                        126  =  I=50000/1.73*380*0.6    

و اگر COSQ=0.9باشد جریان خط با همین توان برابر است با:

                                                                          85=  I=50000/1.73*380*0.9
و تلفات حرارتی سیم در COSQ=0.6 برابر است با:

                                                                   5870  =0.37 *1262 =   VT=I2*RW  
در صورتیکه در COSQ=0.9برابر میشود با:

                                                                      2670  =0.37 * 852= VT=I2*RW   

چنانچه دیده میشود اگر کارگاهی با ضریب توان بد کار کند تلفات حرارتی سیم نیز زیاد میشود.
ازدیاد شدت جریان بخاطر کوچک بودن ضریب توان باعث زیاد شدن سطح مقطع رسانه ها(سیم ها و کابل ها)و در نتیجه زیاد شدن قیمت ثابت تاسیسات میشود در صورتیکه مصرف کننده ها نزدیک نیروگاه یا تبدیلگاه باشند و فاصله انتقال نیرو کوتاه باشد این اضافه قیمت چندان موثر نخواهد بود ولی اگر فاصله نیروگا تا پست ترانسفور ماتور یا مصرف کننده زیاد باشد این اضافه قیمت ممکن است به حدی برسد که نیروگا نتواند انرژی الکتریکی خود را بطور اقتصادی و با قیمت مناسب به مصرف کننده برساند.
بطور مثال فرض کنیم مصرف اکتیو کارگاهی که دارای تعداد زیادی موتور آسنکرون است 500KW با COSQ=0.85 باشداگر اختلاف سطح شبکه 380 ولت باشد جریان ظاهری این کارگاه برابر است با:

                                           900 = 0.85* 380* 1.73/ 500000  = I=Pe/1.73*U*COSQ       
اگر فاصله نزدیکترین پست ترانسفور ماتور به کارگاه کم باشد میتوان از دو کابل موازی NYYبا مقطع  240*3 استفاده کرد ولی اگر COSQ=0.5 جریان لازم برابر میشود با:

                                                                         I=500000/1.73*380*0.5=1520
و در این صورت برای انتقال 500KW چهار کابل 185*3 ویا سه کابل 300*3 لازم است چنانچه دیده میشود هزینه ثابت برق رسانی خیلی زیاد میشود
کاملا روشن است که متناسب با زیاد شدن جریان علاوه بر کابل  کلیدها و فیوزها وتابلو و بالاخره تمام وسایل مربوط به انتقال و توزیع جریان نیز بزرگ میشوند که علاوه بر اینکه مشکلاتی در امر اجرای آن بوجود می آورد باعث گران تر شدن هزینه تاسیسات نیز خواهد شد.
در ضمن کم شدن ضریب توان باعث میشود که نتوان از تمامی قدرت ترانسفور ماتور استفاده کرد . جدول زیر توان ظاهری را متناسب با COSQ برای توان اکتیو Pe=100kw
نشان میدهد
.

 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 COSQ
 1000500
330
250
 200167
143
125
111
100
 توان ظاهری


این جدول نشان میدهد که برای تامین توان اکتیو Pe=100kwبا COSQ=0.8 باید:
 
                                                           125= 0.8/ 100 = Ps=Pe/COSQ                      
پس 125KVA توان ظاهری موجود می باشد.در صورتیکه اگر COSQ=0.4باشد توان ظاهری لازم
Ps=250KVA است(با توجه به جدول فوق) و این بدان معنی است که برای تامین توان اکتیو Pe=100kwدر COSQ=0.8 یک ترانسفور ماتور 125KVA کافی است در صورتیکه برای همین توان اکتیو در COSQ=0.4 قدرت ترانسفور ماتور باید 250KVA باشد یا دو ترانسفور ماتور 125KVA لازم ااست.
با توجه به مثالهای فوق ارزش و اهمیت واقعی COSQدر هر کارگاه و کارخانه ایی معلوم می شود و سعی بر این است که نیرو گاه ها با ضریب توان خوب و حتی الامکان نامی خودشان کار کنند. برای اینکه مصرف کننده ها مجبور به بالا بردن ضریب توان خود باشند قیمت برق مصرفی را تابعی از COSQ میکنند ویا از کنتور راکتیو در کنار کنتور اکتیو استفاده می شود.
برای حل مشکل فوق باید COSQ را در حد مطلوب نگه داریم و این عمل بوسیله جبران کننده ساکن (تابلو خازن )انجام میشود


تاثیر موتور های آسنکرون بروی COSQ

اغلب موتورهای آسنکرون بعلت جریان مغناطیسی که لازم دارند باعث خراب کردن COSQ شبکه می شوند و هر چه قدرت موتور بیشتر باشد جریان مغناطیس کننده آن نیز بیشتر میشود. در ضمن ضریب توان موتور بستگی به بار آن دارد بطوریکه موتورها برحسب نوع و ساختمانشان در موقع بار نامی دارای COSQ بین 0.75 تا 0.88 هستند و در نیمه باری دارای COSQ بین 0.45 تا 0.6 و بی باری COSQ آنها حتی به 0.2 می رسد.
علت این متغیر بودن COSQ نسبت به بار این است که موتور ها در موقع بدون بار نیز جریان مغناطیسی زیادی از شبکه می گیرند در صورتی که توان واته آن خیلی کم و فقط در اندازه ایست که تلفات ماشین پوشانده شود .بدین جهت اگر بخواهیم مصرف دواته یک کارخانه ایی را محدود کنیم کافیست که قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشین افزار انتخاب شوند. بعبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مکانیکی که از موتور گرفته می شود و کاری که انجام می دهد نباشد.
در ثانی باید از حرکت بدون بار ماشین ها حتی الامکان جلو گیری کرد و اگر نحوه کار ماشینها طوریست که موتورها مدت نسبتا زیادی بدون بار و یا نیمه بار کار می کنند بهتر است که بخصوص موتورهای بزرگ مجهز به کلید خودکار ستاره مثلث باشند در صورتیکه موتور زیر 50% کار می کند سیم پیچی آن بصورت ستاره و در بالای 50%توان نامی بصورت مثلث بسته شود.زیرا توان دواته ای که ماشینها در بار کم دریافت میکنند در اتصال ستاره کمتر است .در ضمن بهتر است که هیچگاه کابلها از تابلو قطع نشوند بلکه مصرف کننده ها از کابل قطع گردند. این عمل باعث می شود که کابل ها در موقع بدون باری بصورت کاپاسیتیه و خازن هایی در شبکه باقی بماند و توان دواته سلفی شبکه را جبران کنند


مزایای خازن گذاری:
1:استفاده اقتصادی از ژنراتور ها و ترانس ها و سیم ها و کابل ها و کلیدها
2:کاهش تلفات و افت ولتاژ در نتیجه کم شدن مخارج انرژی

انواع جبران سازی:
1:جبران سازی انفرادی2:جبران سازی گروهی3:جبران سازی مرکزی

جبران سازی انفرادی:
در ساده ترین فرم یک خازن با مقدار مناسب موازی هر مصرف کننده سلفی وصل می شود بدین وسیله به صورت چشمگیری از بار سیمها و کابلها کم میشود باید دقت کرد که خازن فقط در محدوده زمانی فعالیت دستگاهها مورد استفاده واقع شود. در ضمن نصب خازن برای جبران سازی انفرادی دستگاهها ساده نیست .(از قبیل مسایلی چون مکان و یا مخارج مونتاژونصب)
کاربرد:
جهت جبران سازی توان راکتیو بی باری ترانسفور ماتورها
برای موتورهای دایم کار
برای موتورهای کم بار یا با کابل طولانی
مزایا:
شبکه داخلی کاملا از جریان راکتیو پاک می شود
مخارج کمتر بر حسب KVAR
معایب:
جبران سازی در تمام کارخانه پخش شده است
نصب پیچیده
بطور کلی به خازن بیشتری نیاز است چون توجهی به ضریب هم زمانی نمی شود
 

جبران سازی گروهی:

دستگاه هایی که به صورت گروهی نصب شده اند به صورت جمعی جبران سازی می شوند.به جای خازن های کوچک یک خازن مناسب بزرگ نصب میشود
کاربرد:
برای مصارف سنگین سلفی در صورتی که با هم بکار گرفته شوند
مزایا:
شبیه جبران سازی انفرادی ولی اقتصادی تر
معایب:
فقط برای مصرف کننده های گروهی که با هم کار می کنند قابل استفاده است

جبران سازی مرکزی:

کل جبران سازی به صورت متمرکز مثلا در وردوی فشار ضعیف نصب می شود. بدین طریق تمام توان راکتیو مورد نیاز پوشش داده می شود کل توان خازن به پله های متعدد تقسیم شده و به وسیله یک رگولاتور توان راکتیو از طریق کنتاکتور ها بسته به وضعیت بار به مدار وارد یا خارج می شوند.
این روش امروزه در بیشتر مواقع مورد توجه قرار می گیرد چرا که جبران سازی مرکزی بدین طریق می تواند به آسانی تحت کنترل قرار گیرد.تنظیم کننده های راکتیو مدرن می توانند دایما وضعیت کلید ها و ضریب توان و جریان اکتیو و راکتیو و همچنین هارمونیک های موجود در شبکه را تحت نظارت قرار دهند. به طور کلی با این روش به دلیل در نظر گرفتن هم زمانی در تمام کارخانه توان خازنی کمتر نسبت به جبران سازی انفرادی یا گروهی نیاز است. در این روش جریان راکتیو سیم ها و کابل های بکار رفته درشبکه درونی از طریق جبران سازی کم نمی شوند. یعنی اگر سطح مقاطع کابل ها و سیم های بار به اندازه کافی بزرگ باشد دیگر مزیتی به شمار نمی رود.
کاربرد:
در صورتی که مقاطع سیم ها و کابل های داخل کارخانه ایجاد مشکل نکنند همیشه قابل استفاده است
مزایا:
کل سیستم مقابل دید بوده و آسان قابل کنترل است
استفاده مفید از توان خازن نصب شده
نصب ساده در اغلب اوقات
مصرف کمتر خازن چون ضریب هم زمانی در نظر گرفته می شود
در صورت وجود هارمونیک در شبکه دارای مخارج مناسب تری است زیرا خازن ها آسانتر به سلف مجهز می شوند
معایب:
بار داخلی شبکه کم نمی شود
مخارج اضافی برای تنظیم اتوماتیک سیستم

جبران سازی مخلوط:
به دلیل اقتصادی اغلب مقرون به صرف است که هر سه روش بالا را با یکدیگر استفاده نمود.

تخمین کلی:
در ادامه در باره این موضوع بحث میشود که چطور توان جبران سازی مورد نیاز را می توان بدست آورد. بعضی مواقع اطمینان صد در صد به صحت نتیجه محاسباتی وجود ندارد. در این موارد می توان از روی تخمین برسی کرد که نتیجه محاسبه شده تا چه حد به حقیقت نزدیک است.
تا
زمانی که مصرف کننده های نصب شده خارج از عرف معمولی نباشند. چنین تخمین هایی بطور کلی نزدیک به اعداد واقعی هستند.
جدول داده های تخمینی برای توان خازن مورد نیاز
 نوع مصرف کننده
 قدرت نامی خازن
 موتورهای دارای جبران سازی انفرادی
 %40-35 توان موتور
 ترانسهای جبران سازی انفرادی
 %2.5 ظرفیت ترانس(در ترانسهای قدیمی%5)
 جبران سازی مرکزی
 %25-33 توان ترانس با هدف COSQ=0.9
%40-50 توان ترانس با هدف COSQ=1

محاسبه توان خازن مورد نیاز بوسیله اندازه گیری:
آ
مپر متر و دستگاههای اندازه گیری توان اغلب در تابلو اصلی نصب شده اند. همچنین میشود از دستگاههای اندازه گیری چنگکی استفاده نمود. اندازه گیری های مورد نیاز در فیدر ورودی و یا فیدر های خروجی پست اصلی انجام می پذیرد.اندازه گیری هم زمان ولتاژ شبکه دقت محاسبه را بهتر می نماید. البته میتوان ولتاژ نامی را 380یا 400 ولت در نظر گرفت.
از ولتاژ(U).جریان ظاهری(I)و ضریب توان می توان توان اکتیو را محاسبه نمود.
                                                                                                               Pe=1.73*U*I*COSQ         
                                                                                                           
در صورتی که ضریب توان مشخص باشدمی توان با فرمول زیر توان خازن را محاسبه کرد
         
                                                       Qc=P*(tanQ1-tanQ2)                                       
                                                                                        
مثال:اطلاعات برای جریان ظاهری=248آمپر
ضریب توان:0.86
ضریب توان مطلوب:0.92
ولتاژ:397 ولت
                                             
    QC=14.64*(tan30.68-tan23.07)=24.9kvar        
  تذکر: اندازه گیری که در بالا بر اساس آن محاسبات انجام گرفته مقادیر لحظه ایی را به دست می دهند. میزان بار بسته به روز و فصل تغیرات شدیدی دارد.به همین جهت کسی باید اندازه گیری را انجام دهد که کارگاه یا کارخانه را به خوبی بشناسد. اندازه گیری های متعددی باید انجام پذیرد و به این نکته باید توجه کرد که مصرف کننده های نیازمند به جبران سازی (مصرف کننده های اصلی) در حال کار باشند.همچنین داده های اندازهگیری بایستی حتی الامکان سریعا و هم زمان برای تمام دستگاهها خوانده شود تا اینکه با یک نوسان بار شدید ناگهانی اشتباهی در نتایج رخ ندهد.
اندازه گیری به وسیله ثبات اکتیو و راکتیو:
نتایج قابل قبول به وسیله دستگاه فوق حاصل می شود.این داده ها می توانند برای مدت زمان طولانی ثبت شوند.بدین طریق داده های پیک بدست می آید.
توان خازن طبق روال زیر محاسبه میشود.

                                                                                ( QC=QL-(P*TANQ2
توان خازن مورد نیاز:QC
توان راکتیو اندازه گیری شده:QL
توان موثر اندازه گیری شده: P
اندازه گیری از طریق خواندن کنتور:
کنتور توان اکتیو و راکتیو در ابتدای کار خوانده می شود.8 ساعت بعد هر دو کنتور مجددا خوانده میشوند. در صورتی که در این 8 ساعت توقفی در کار ایجاد شده باشد این مدت توقف باید به 8 ساعت اضافه شود.


                                     tanQ=RM2-RM1/AM2-AM1RM1

مقدار اولیه کنتور راکتیو: RM1 
مقدار نهایی کنتور راکتیو:
RM2
مقدار اولیه کنتور اکتیو:AM1
مقدار نهایی کنتور اکتیو:AM2

با توجه به داشتن TANQ می توان COSQ و فاکتور F را از روی جدول بدست آورد
قدرت خازن از رابطه زیر بدست می آید:

                                        

QC=(AM2-AM1)*K*F/8                                                                 

  K:نسبت ترانس جریان کنتور است 

مثال:
مقادیر زیر با خواندن کنتور ثبت شده اند.
AM1:115.3
AM2:124.6
RM1:311.2
RM2:321.2
کنتور با ترانس جریان150به5 آمپر کار میکند .بنابراین ضریب تبدیل جریانK=30 باید در نظر گرفته شود.
ابتدا TANQ را بدست می آوریم
                                             

TANQ=321.2-311.2/124.6-115.3=1.08               


برای رسیدن به ضریب توان 0.92 ضریب از جدول برابر 0.65 بدست می آید

پس مقدار خازن مورد نیاز میشود

QC=(124.6-115.3)*30*0.65/8=22.67KVAR

                                             

محاسبه از طریق فیش برق  

این روش نسبتا راحت است و با دقت خوبی می توان خازن را از صورت حساب ماهانه برق محاسبه کرد و در صورت نبودن تعطیلات کارخانه یا کارگاه در مدت محاسبه برق می توان از صورت حساب سالیانه و یا ماهانه استفاده نمود در صورت وقوع نوسانات فصلی مسلم است که باید از صورت حساب زمان پر باری کارخانه استفاده شود در صورت محاسبه جداگانه تعرفه های روز و شب برای محاسبه نهایی از اطلاعات روز استفاده می شود می توان چنین در نظر گرفت که توان خازن برای پوشش جریان راکتیو شب کافی است در موارد خاصی که با برق شب که دارای قیمت مناسب تری است کار میشود نباید از اطلاعات شب صرف نظر کنیم


تعرفه های قیمت انرژی

در محاسبه قیمت انرژی حداکثر مصرف و انرژی اکتیو و انرژی راکتیو بصورت مجزا در نظر گرفته می شوند

در بیشتر قراردادها حداکثر مصرف راکتیوبرابر %50 مصرف اکتیو در نظر گرفته می شود مصرف راکتیو در صورتی مشمول هزینه می گردد که بیش از %50مصرف اکتیو باشد که این مصرف متناظر ضریب توان 0.9 است توصیه می شود برای محاسبه عدد بالاتری مثل 0.92 در نظر گرفته شود تا توان رزرو خازنی داشته باشیم

مثال برای محاسبه

اطلاعات از صورت حساب برداشته شده بشرح زیر است

حداکثر مصرف=99کیلو وات

انرژی اکتیو مصرف شده=17820 کیلو وات

انرژی راکتیو مصرف شده=19840 کیلو وار ساعت


ابتدا تانژانت فی را بدست می آوریم

                                TANQ= اکتیو/راکتیو                  

TANQ=19840/17850=1.11
باتوجه به جدول ضریب 0.68 به دست می آید و توان خازنی مورد نیاز بصورت زیر محاسبه می شود
                                                       99KW*0.68=67.32KVAR    

 

مثال:
اطلاعات یک گارگاه به صورت زیر میباشد قدرت خازن مورد نیاز را محاسبه نمایید

توان:220KW
ولتاژ:440v
فرکانس:50HZ
ضریب توان فعلی:0.7 
ضریب توان مطلوب:0.9 
  
                                
               

cos Q1 = 0.7 tan Q1 = 1.02

cos Q2 = 0.9 tan Q2= 0.48

                                         

QC = P (tan Q1 – tan Q2)

     

220 · 1000 (1.02 – 0.48)=118.8KVAR

                          
ظرفیت خازن در حالت ستاره و مثلث را بدست آورید

در حالت ستاره داریم:
                                                                                                     
                                                                           
VC=VL/1.73=440/1.73=254V
                                                                                                       CSTAR=QC/(VL)2*2*3.14*F    
CSTAR=118.8*1000/(440)2*2*3.14*50=1954        

در حالت مثلث داریم:

VC=VL=440V
CDELTA=QC/3*(VL)2 *2*3.14*F
CDELTA=118.8*1000/3*(440)2*2*3.14*50=651

قدرت ترانس را در دو حالت فوق در ضریب توانهای 0.7و0.9 محاسبه کنید:

در ضریب توان 0.7
S1=P/COSQ1
S1=220/0.7=314KVA

در ضریب توان 0.9
S2=P/COSQ2
S2=220/0.9=244KVA
همانطور که مشاهده میشود هرچه ضریب توان به یک نزدیکتر باشد قدرت ترانس پایین تر میآید

جریان خط در دو حالت فوق را محاسبه کنید:

I=220*1000/1.73*440*0.7=412A

I=220*1000/1.73*440*0.9=320A
و همچنین هرچه ضریب تو.ان به یک نزدیک تر باشد جریان خط کمتر میشود

مثال:

مشخصات پلاک موتور تکفازی به شرح زیر است:
1.4kw      220v       12A       COSQ=0.78    
این موتور باید تا 0.95 کمپانزه شود قدرت خازن را بدست آورید

P=U*I*COSQ=220*12*0.78=2.06
COSQ1=0.78               TANQ1=0.8026
COSQ2=0.95               TANQ2=0.3288
QC=P*(TANQ1-TANQ2)=2.06*(0.8026-0.3288)=0.976KVAR

مثال:

مشخصات یک موتور سه فاز به شرح زیر است:
22KW        220/380          78/45A          COSQ=0.84
این موتور باید تا COSQ=0.95کمپانزه شود مطلوب است ظرفیت خازنها در اتصال مثلث:

P=1.73*U*I*COSQ=1.73*380*45*0.84=24.9KW
COSQ1=0.84            TANQ1=0.646
COSQ2=0.95            TANQ2=0.3288
QC=P*(TANQ1-TANQ2)=24.9(0.646-0.3288)=7.9KVAR

CDELTA=QC/3*(VL)2*2*3.14*F=58

مثال:

خازن سه فاز با قدرت QC=200KVAR مفروض است.در صورتیکه ولتاژخازن UV=15KV باشد مطلوب است ظرفیت و جریان خازن:

CDELTA=200000/3*152*314=0.94

IL=200/15*1.73=7.7A

IC=IL/1.73=7.7/1.73=4.44A

مثال:

یک ترانسفور ماتور سه فاز به قدرت 75KVA  دارای ولتاژ ثانویه 500 ولت است و در COSQ=0.7 با بار کامل کار میکند. از آنجا که به توان بیشتری نیاز است باید برسی شود در صورتی که ضریب توان برابر یک شود چه مقدار دیگر توان اکتیو آزاد میشود و قدرت خازن چه مقدار است؟

P=PS*COSQ=75*0.7=52.5KW
توان اضافه شده در COSQ=1برابر میشود با:22.5=52.2 -75

COSQ=0.7            TANQ=1.02
Q=P*TANQ=52.5*1.02=53.5KVAR قدرت خازن








مثال:
اگر TANQ=1.08 باشد برای رسیدن به ضریب توان 0.92 ضریب F از روی جدول چند می شود؟
باتوجه به جدول فوق ضریب F برابر است با 0.65

اگر TANQ=1.08باشد برای رسیدن به ضریب توان 0.98 ضریب F چند میشود؟
با توجه به جدول ضریب F برابر است با 0.88

مثال:

اگر COSQ1=0.86وCOSQ2=0.92 باشد ضریب F با توجه به جدول چند می شود؟
با توجه به جدول ضریب F برابر است با 0.17

مثال:
توان اکتیو مصرف کننده ایی 80kw و ضریب قدرت آن 0.7 میباشد میخواهیم ضریب توان را به 0.95 برسانیم . قدرت خازن مورد نیاز را با توجه به جدول بدست آورید؟

با توجه به جدول برای cosQ1=0.7 و COSQ2=0.95 ضریب F=0.69 بدست می آید بنابراین:

QC=P*F=80*0.69=55.2KVAR  
          
تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها:

در صورت در دست داشتن منحنی تغییرات توان اکتیو بر حسب زمان با استفاده از شیب منحنی می توان ظرفیت اولین پله را تعیین کرد.
در صورت در دست نداشتن منحنی میتوان از دو قانون زیر استفاده کرد:
الف)در صورتی که لازم باشد رگولاتور به 5% تغییرات بار پاسخ دهد پله اول را5% ظرفیت کل تابلو انتخاب می نمایند. مثلا در یک بانک 200 کیلو وار با پله اول 10 کیلو وار که باری با ضریب توان ذاتی 0.7 را جبران می کند به ازای هر 15 کیلو وات تغییر در بار یک پله وارد یا خارج میشود(ضریب توان مطلوب 0.95 فرض شده است)
ب)در صورت عدم نیاز به تنظیم دقیق یا تغییرات بزرگ بار برای آنکه رگولاتور به 10% تغییرات بار پاسخ دهد لازمست پله اول 10% ظرفیت کل انتخاب گردد . بدین معنی که در شرایطی مانند حالت (الف)به ازای هر 30 کیلو وات تغییر در میزان توان 20 کیلو وار به مدار وارد یا خارج گردد.



آرایش پله ها:

شرایط قانون(الف) را در نظر می گیریم پله اول برابر 10 کیلو وار می باشد برای رسیدن به ظرفیت 200 کیلو وار به 20 عدد پله 10 کیلو وار نیاز داریم که تعداد بسیاری است و در هنگام ساخت بانک باعث افزایش قیمت تمام شده میشود. روش دیگر استفاده از توالی ........1:2:2:2 است در این صورت تعداد پله ها به 10 کاهش می یابد ولی نمی توانیم به ظرفیت 200 کیلو وار برسیم  تنها راه حل نصب یک پله ثابت 20 کیلو وار است که این روش روش مناسبی نمی باشد
محدودیتی که مشاهده شد انگیزه ایی برای ایجاد دیگر آرایشها و توالی های پله خازنی گشت و آرایش هایی مانند ......1:2:2:4:8 و.......1:2:4:8:8:8 به وجود آمد.اخیرا رگولاتور هایی طراحی گشته اند که می توانند آرایش 1:2:4:8:16:32:64 را پشتیبانی کند که با چنین رگولاتور هایی می توان بانکی به ظرفیت 1270 کیلو وار با پله اول 10 کیلو وار ایجاد نمود.

گزینش تجهیزات جانبی خازن:

خازن بر خلاف دیگر تجهیزات برقی همیشه تحت اضافه بار است.بر این اساس در استاندارد تعیین شده است که خازن ها باید حداقل 35% اضافه جریان را بصورت دایمی تحمل کند با توجه به این مطلب که خازن همیشه تحت اضافه بار (به ویژه اضافه جریان است)و جریان خازن از فیوز و شین و کنتاکتور عبور می کند لازمست تمامی تجهیزات خازن بر اساس 30% اضافه جریان انتخاب گردند.
به عنوان مثال برای انتخاب کنتاکتور و فیوز برای یک پله 12.5 کیلو وار به صورت زیر عمل میشود:
ابتدا جریان نامی خازن را با فرمول زیر بدست می آوریم
                                                            
     
                                                              
IC=QC/1.73*UV  
                                                        
 
IC=12500/1.73*400=18A                                                                                                     
بدین ترتیب جریان معیار طراحی بدین صورت بدست می آید:
 
                                                    
             IL=1.3*IC    
                                                                          

            IL=1.3*18=23.4                                                                  

   کنتاکتور و سیم و فیوز مناسب اولین رنجی است که جریان نامی آن برابر یا بیشتر از 23.4 باشد                                         

     



تابلو خازن و اجزای آن





 

1:خازن سه فاز


2:کنتاکتور خازنی


3:رگولاتور هوشمند

4:فیوز

5:مقاومت تخلیه


6:Thyristor modules






                                                                               




http://tanabedar.mihanblog.com/page/8

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 :