محاسبه اصلاح ضریب توان و خازن گذاری

	محاسبه اصلاح ضریب توان و خازن گذاری
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 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. محاسبه میزان خازن های ترمیم قدرت در شبکه:      محاسبه میزان خازن مورد نیاز جهت تغییر ضریب توان ازCos φ1  به Cos φ2  در دو حالت که هر یک کاربرد خاص خود را دارند انجام می گیرد.   الف) با ثابت فرض کردن قدرت حقیقی:   ب) با فرض ثابت بودن قدرت ظاهری: الف) با ثابت فرض کردن قدرت حقیقی:    فرض کنید باید با در نظر گرفتن قدرت حقیقی یا توان حقیقی ثابت،به میزان P ،ضریب توان را از Cos φ1  بهCos φ2  افزایش دهیم. میزان بار راکتیو کاپاسیتو مورد نظر  به صورت ذیل خواهد بود:                                                                                                  Q1=p tan fi1                                                                         Q2=ptan fi2                                                                         در حقیقت میزان φΔ مقدار بار کاپاسیتویی است که باید به شبکه تزریق گردد.تا معادل آن از بار اندوکتیو شبکه کسر گردد و ضریب توان از Cos φ1  به Cos φ2  تغییر داده شود.  Cos fi2=cos(Aictan(tan fi1-D fi/P))tan fi2=C/B                                             ب) با فرض ثابت بودن قدرت ظاهری:   Q=s sin fi1 DQ=Q-Q2=S(sin fi1-sun fi2) Q2=s sin fi2                                                                  برای تامین بار کاپاسیتو ظرفیت خازنی مورد نیاز عبارت است از:     C   :  ظرفیت خازن بر حسب فاراد QΔ     :   توان کاپاسیتو بر حسب kVAR U      :    ولتاژ RMS نامی بر حسب ولت ω     :    فرکانس زاویه ای   نحوه پله گذاری و تزریق به شبکه:    به علت متغیر بودن میزان انرژی راکتیو تولید شده توسط خود القاء ها میزان بار راکتیو خازنی بصورت یک پله وارد شبکه نمی شود،بلکه در هر لحظه بر اساس نیاز شبکه باید وارد گردد.     بنابراین میزان کیلووار محاسبه شده به پله های کوچک تر تقسیم و از طریق یک رگولاتور پله به شبکه وارد می گردد.اگر کل بار راکتیو معادل Q  کیلووار باشد می توان آن را در پله های کوچک q  کیلووار بصورت Q=nq  تقسیم نمود. در عمل رگولاتور این کار را به ترتیب ذیل انجام می دهد: مرحله اول:   اندازه گیری توان  اکتیو P و توان راکتیو Q0  شبکه.   مرحله دوم:    محاسبه ضریب توان شبکه از رابطهks cos fi=p/s   مرحله سوم:   محاسبه توان راکتیو Q برای رسیدن به ضریب توان               مطلوبQ=p(tan fi2-tan fi1)   مرحله چهارم:   تزریق میزان Q کیلووار خازن به شبکه      همیشه Q تزریق شده بصورت مضربی از پله های q است       مثال:    اگر میزان بار راکتیو لازم مثلا q 3.6 باشد.      اگر q 3 کیلو وار تزریق شود به ضریب توان مطلوب نرسیده ایم      اگر q 4 کیلووار تزریق شود ضریب توان از میزان محاسبه شده بزرگ تر می شود و یا بصورت منفی مجددا شبکه را در جهت خازنی قرار می دهد.      سوال اینجاست که راه حل مطلوب چیست؟      درپاسخ باید گفت بهتر است اندازه پله های q کوچک باشند ولی محدودیت این راه حل در آنجاست که تعداد کنتاکتورها و تجهیزات لازم،صرف نظر از آمپراژ آنها،بالا رفته و هزینه بالا می رود.      بنابراین مناسبترین راه این است که اگر میزان خازن مورد نیاز Q کیلووار 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 می گردد. تنظیم ضریب C/K :    نسبت C/K روی رگولاتور در حقیقت تعیین کننده دقت یا خطای تنظیم است.   :C    میزان توان کوچکترین پله :K    نسبت تبدیل ترانسفورمر جریان در مسیر رگولاتور     مشاهده می شود که با کوچکتر بودن C میزان حساسیت تنظیم روی درجه C/K بهتر می شود. در مجموع در تنظیم رگولاتور شبکه بانکهای خازنی باید به نکات ذیل توجه داشت: ولتاژی که برای رگولاتور توسط سازنده در نظر گرفته شده است با ولتاژ شبکه یکسان باشد.   در هنگام اتصال ترانسفورمرهای جریان CT و ولتاژ PT اگر پلاریته یکی از ترانس ها معکوس بسته شود چنانچه سیستم پس فاز القایی باشد، درجه رگولاتور ضریب توان را بصورت پیش فاز خازنی و در صورتیکه  پیش فاز خازنی باشد آنرا پس فاز القایی نشان خواهد  داد.   فازهای اتصال ترانسفورماتورهای CT و PT همنام باشند،یعنی اگر CT جریان R را نشان میدهد PT نیز ولتاژ R را نشان دهد.در این حالت چنانچه این اتصال ها همنام نباشند به طور کلی سیستم در جهت خواندن زاویه ضریب توان دچار خطا خواهد بود. روشهایااصلاح ضریب توان به لحاظ آرایش بار در شبکه:       الف:اصلاح انفرادی        ب: اصلاح مرکزی الف: اصلاح انفرادی.    اصلاحانفرادی در حالتی صورت می گیرد که برای هر بار سلفی،خازن با ظرفیت مناسب درکنار آن بار بصورت موازی نصب شود.       مزایایاصلاحانفرادی عبارت است از:     پایین آمدن بار سیم ها،کابلها و کلیدهای ارتباطی،و نیز در این حالت خازن نصب شده فقط در هنگام ورود بار سلفی به مدار اعمال می شود.       معایب این روش:    اضافه شدن تعداد خازنهای نصب شده می باشد. در مجموع می توان گفت که بیشترین کاربرد این روش ترمیم ترانس ها در حالت بی باری،ترمیم موتورهای با ظرفیت بالا و کار دائم و نیز موتورهای کم بار که در فاصله دور از محل تغذیه،مانند پست فشار ضعیف،قرار دارند.       همچنین از معایب دیگر این روش آن است که نصب خازن به ضریب همزمانی توجه نمی گردد و این امر باعث افزایش خازنهای نصب شده میگردد. در این حالت میزان خازن برای موتورها  است که در این رابطه U ولتاژ نامی و I0  جریان حالت بی باری موتور است. ب:  اصلاح مرکزی    در این روش ،اصلاح بصورت متمرکز مثلا در ورودی فشار ضعیف در پست های داخلی و یا در محل نصب تابلوهای فشار ضعیف اصلی انجام می شود و همانطور که ذکر شد میزان کل توان خازن ها در پله های متعدد تقسیم و از طریق رگولاتور و توسط کنتاکتورهای مربوطه به شبکه وارد و یا خارج می شوند.      مزایای این روش عبارتند از:    استفاده مفید از توان خازن نصب شده،کنترل کلی شبکه،نصب ساده تر و مصرف خازن کمتر با توجه به ضریب همزمانی و از معایب آن اینکه بار داخلی شبکه کم نشده است و مخارجی جهت سیستم کنترل و رگولاتور باید پرداخت گردد.   روش اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو از طریق کنتورهای اکتیو و راکتیو:       در این روش کنتورهای توان اکتیو و راکتیو در ابتدای کار خوانده می شوند و اعداد بعنوان مقادیر اولیه ثبت می گردند.8 ساعت بعد هر دو کنتور دوباره خوانده و اعداد نهایی ثبت می شوند و سپس در رابطه ذیل قرار می گیرند.   Tan fi=(RM2-RM1)/(AM2-AM1)                                                                                 RM1     و AM1 مقادیر کنتورهای راکتیو و اکتیو در مرحله اول هستند،RM2  و AM2  مقادیر ااین کنتورها در مرحله دوم یعنی پس از هشت ساعت کار آنها می باشند.      با بدست آمدن tgφ و cosφ و تعیین f از جدولهای مربوطه در انواع هند بوک ها و نیز انتخاب ضریب توان مطلوب مورد نظر یعنی cosφ2  می توان میزان خازن مورد نظرQc  را از رابطه زیر بدست آورد.   Qc=(AM2-AM1).h.f/8                                                                                          در این رابطه K نسبت ترانس جریان (CT) کنتور می باشد.   مثال:      مقادیر اولیه کنتورهای اکتیو و راکتیو      کیلو وات ساعت  RM1=311/2      کیلو وات ساعت  AM1=115/3       مقادیر دوم کنتورهای اکتیو و راکتیو     کیلو وات ساعت RM2 =321/2     کیلو وات ساعت AM2=124/6       اگر ترانس جریان با نسبت A 150 به A 5 ( 150A/5A ) باشد عدد K=30  است و Tan fi=(321/2-311/2)/(124/6-115/3)=1/08                                                                             حال چنانچه ضریب توان مطلوب مورد نظر ما برابر با 77.0 باشد ضریب f از جدول برابر با 65.0 می شود و میزان خازن مورد نیاز از رابطه ذیل به دست می آید. Q=(aM2-AM1).k.f/8=(124/6-115/3)*3*0.65/8=22.67kvar                                                   اثر خازن بر هارمونیک های شبکه:     در شبکه های مصرف هر روز شاهد ورود دستگاهها و مصرف کنندگانی هستیم که بصورت غیر سینوسی از شبکه جریان می کشند.عبور این جریانها از امپدانس شبکه موجب افت ولتاژ بالایی شده و باعث بروز اعوجاج در شکل سینوسی ولتاژ می شود.       بارهایی که معمولا مولد هارمونیک ها هستند عبارتند از:    ترانسفورماتورها،  چک ها،  موتورهای القایی با دور متغیر ، منابع تغذیه  ups ، منابع تغذیه تلویزیون و کامپیوتر، و غیره که بارهای غیر خطی هستند     بانک های خازنی تزریق شده به شبکه به همراه اندوکتانس های موجود در شبکه تشکیل یک مدار رزونانسی می دهند فرکانس این رزونانس بصورت تقریبی از رابطه ذیل بدست می آید. F=50*sqrt(sk/Q)                                                                     که در آن Sk  قدرت اتصال کوتاه شبکه و Qc  ظرفیت خازن تزریق شده می باشد.میزان قدرت اتصال کوتاه Sk  نیز با تقریب مناسب از رابطه      sk=0.9*(sn/Q)        بدست می آید که در آن Sn   توان ظاهری ترانسفورماتور شبکه است.   یادآوری میگردد که در هنگام رزونانسی، جریان موثر واحدهای خازنی بشدت افزایش می یابد که باید با نصب فیلترهای اکتیو مناسب حفاظت گردند. اثرات زیست محیطی خازن های اصلاح:     در مجموع با نصب خازن های ترمیم کننده شبکه می توان بصورت بهینه انرژی الکتریکی را مصرف کرد و ازهزینه تولید انرژی الکتریکی کاست این کاهش ضمن آنکه هزینه انرژی را اقتصادی تر می نماید باعث کاهش جریان در خطوط انتقال و کابلهای رابط می شود و بطور مستقیم در پایین آمدن تلفات شبکه اثر می گذارد.حال با توجه به آنکه تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه اغلب از سوخت های فسیلی صورت می گیرد بنابراین این امر در نهایت روی کاهش گازدی اکسید کربن در طبیعت اثر دارد.
+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و نهم خرداد 1392ساعت 12:17  توسط   |

	بهینه سازی انرژی و بهینه سازی مصرف برق
در شبکه های توزیع ، مصرفی توسط مصرف کنندگان دارای دو مولفه اکتیو وراکتیو می باشد. این دو با هم 90 درجه اختلاف فازدارند وازجمع برداری این دو ،مولفه ظاهری شبکه بدست می آید. توان واقعی در واقع توانایی یک مصرف کننده برای تبدیل انرژی را نشان می دهد در حالی که توان ظاهری در اثر وجوداختلاف بین ولتاژ وجریان پدید می آید زاویه بین ظاهری و اکتیو را می نامند وکسینوس این زاویه را ضریب توان گویند و مقدار آن بین صفر تا یک می باشد. S ظاهری (توان ظاهری) Pw  اکتیو (توان اکتیو) Pr  راکتیو (توان راکتیو)                                                                                                       1. بارهای راکتیو: مصرف کنندگانAC از نظر نوع مصرف انر‍ژی به دو دسته تقسیم می شوند: 1- مصرف کننده های اکتیو (مقاومتی ) 2- مصرف کننده های راکتیو (خازن یا سلفی) مصرف کنندگان اکتیو با تبدیل انر‍‍‍‍ژی الکتریکی به شکل دیگری از انرژی،انرژی الکتریکی را مصرف می کنند (مانند لامپ های رشته ایی و بخاری های برقی واجاق برقی و......) مصرف کنند گان راکتیو بجای مصرف انرژی الکتریکی آن را ذخیره می کنند وبا کاهش یافتن روند تغذیه بار، انرژی ذخیره شده خود را به مدار باز می گردانند (مانند خازنها ،موتورها،ترانسفور ماتورها های القایی و....) توان راکتیو موجب افزایش یافتن جریان جاری بین منبع تغذیه ومصرف کنندگان می شود بدین ترتیب توان ظاهری افزایش خواهد یافت. در شبکه های توزیع همیشه افت جریان از ولتاژبا مصرف بارراکتیو توام است لذا در تمامی مواقع بارگیری ، بخشی از انرژی مصرفی بصورت بار راکتیو از چرخه مصرف خارج می شود. درسیم پیچ ها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الکتریکی به صورت میدان مغناطیسی همواره انرژی بین شبکه وسلف رد وبدل می شود.سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند ودر یک چهارم بعدی زمان،توان را به شبکه پس می دهد یعنی عدم مصرف انرژی ، زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از آن برابر است . اما درعمل این اتفاق رخ نمیدهد زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمی کند واین توان درهرحالتی از مولد دریافت شده است وبرای رسیدن به مصرف کننده اهمی- سلفی از شبکه توزیع شامل : سیمها وکابل ها و.. عبور کرده است. نتیجه اینکه این توان قابل استفاده نیست و درمسیرعبورتلف می شود که این توان برای شبکه زیان های زیر را در بر دارد: 1-اضافه شدن جریان منبع ودر نتیجه نیاز به منابع با توانهای بیشتر 2-اضافه شدن جریان ، باعث نیاز به سیم ها وکابل های با سطح مقطع بالا تر می شود که این امر باعث افزایش هزینه ها می شود. 3-اتلاف انرژی در شبکه های توزیع بصورت حرارت روی می دهد نتیجه این اتلاف توان،افزایش دمای سیم ها وکابلها وکاهش ولتاژمصرف کننده می باشد که این موضوع راندمان مصرف کننده راپایین می آورد انتقال انرژی راکتیو، انتقال جریان الکتریکی است وانتقالش نیازمند به کابل با سطح مقطع بزرگتر، دکلهای فشار قوی مقاومتر ودر نتیجه هزینه های مازاد است همچنین افزایش تلفات الکتریکی وکاهش راندمان شبکه را نیز به همراه دارد. در مواردی مانند کاربرد های الکترونیک ومتعادل سازی بارهای نا متعادل حتی انتقال انرژی راکتیو هم کار ساز نبوده وباید این انرژی در محل تولید گردد. 2.ضریب توان: نسبت توان واقعی به توان ظاهری را ضریب توان گویند ومقداری بین صفر تا یک دارد. کم بودن ضریب توان در یک مدارموجب بالا رفتن جریان ودر نتیجه بالا رفتن تلفات می شود بدین معنی که یک مدار با ضریب توان پایین در مقایسه با یک مدار با ضریب توان بالا نیازمند جریان بیشتری برای ایجاد مقدار ثابتی از توان واقعی است. ضریب توان صفر، بدین معناست که تمام انرژی فرستاده شده بوسیله منبع انرژی کاملا"ذخیره ومجددا" به منبع انرژی باز می گردد. ضریب توان یک ، بدین معناست که تمام انرژی فرستاده شده بوسیله منبع ،کاملا" مصرف می شود. در بیشتر کشور ها، استاندارد ضریب توان مصرف کنندگان عددی ما بین 9/. تا95/. می باشد. همچنین در مدار های پر مصرف ضریب توان پایین موجب افزایش جریان در هادی ها شده وهزینه انتخاب هادی را افزایش می دهد وباعث کاهش طول عمر تجهیزات تولید کننده ومصرف کننده انرژی الکتریکی نیز می شود. عدم ترمیم ضریب توان موجب اعمال هزینه اقتصادی مستقیم به مصرف کنندگان می شود. اغلب بار های صنعتی دارای ضریب توان پس فاز هستند یعنی توان راکتیو جذب می کنند. بنابراین جریان بار مقدارش از آنچه که برای تامین توان واقعی ضروری است بیشتر خواهد بود. تنها توان واقعی است که سر انجام در تبدیل انرژی مفید بوده وجریان اضافی نشان دهنده اتلاف انرژی است که مشتری نه تنها بایستی بهاء آن را بپردازد بلکه بدلیل پایین بودن ضریب توان از سوی شرکتهای توزیع برق شامل جریمه نیز می شود. 3. جبران ساز توان راکتیو: جبران بار عبارت است از مدیریت توان راکتیو ، که به منظور بهبود بخشیدن به کیفیت تغذیه در سیستم های AC انجام می گیرد.اصطلاح جبران ساز در جایی استعمال می شود که مدیریت توان راکتیو برای مصرف کننده ها ( بارها ) صورت گیرد.جبران سازها معمولا" در محل هایی که در تملک مصرف کننده قرار دارند ودارای بارهای راکتیو می باشند نصب می شوند. 4. اهداف جبران سازی: 1-اصلاح ضریب توان: اصلاح ضریب توان بدین معناست که توان راکتیو مورد نیاز بار بجای آنکه از منابع برق تامین شود، در محل نزدیک بار تولید گردد.این امر باعث توسعه کاربرد سیستم های اصلاح ضریب توان در مراکز بار خصوصا" بار های صنعتی می شود. اصلاح ضریب توان بر این اصل استوار است که بایستی توان راکتیو جبران شود.یعنی با موازی کردن یک جبران ساز با بار مصرفی ، توان راکتیو مورد نیاز در محل فراهم شود. در این حالت جریان تغذیه کمترین مقدار را داشته و قادر است توان واقعی را با ولتاژ ثابت تغذیه کند وجریان با ولتاژ هم فاز شده وضریب توان این مجموعه یک یا نزدیک یک شود. هر چه ضریب توان به یک نزدیک شود توان واقعی با توان ظاهری یکسان می شود. 2- تنظیم ولتاژ: تنظیم ولتاژدر حضور بار هایی که توان راکتیو مصرفی آنها تغییرمی کند یک موضوع مهم است زیرا توان راکتیو مصرفی کلیه بارها متغییر است .این تغییرات توان راکتیو منجر به تغییرات ولتاژ می گردد به منظور جلو گیری از این مشکل در بارهایی با تغییرات سریع ولتاژ که باعث عملکرد وسایل حفاظتی یا چشمک زدن لامپ می گردد جبران سازها نقش اساسی در تثبیت ولتاژایفاء می کنند وضریب توان میانگین را در مقدار واحد نگهداری می کنند، جبران ساز ها دقیقا" مقدار صحیح توان راکتیو را جذب یا تولید وباعث تثبیت ولتاژ در برابر بارهای متغییر می شوند. 3- جبران کردن بار های نا متقارن واصلاح ضریب توان : جبران ساز ها می توانند با موازی قرار گرفتن با بارمصرفی ، یک بار واقعی و متقارن را به سیستم تغذیه عرضه کنند این امر باعث میشود تا مقدار واقعی نزدیک وضریب توان را به یک برساند. 5.هارمونیک ها : پاره ای از بارهای الکتریکی در برابر جریان AC امپدانس غیر خطی ارائه می نمایند وشکل موج جریان آنها نسبت به شکل موج خالص سینوسی فرکانس پایه اعوجاج پیدا می کند که هارمونیک نامیده می شود. هارمونیک ها یکی از مشکلات کیفیت برق در سیستم توزیع می باشد که ازطروق زیربه سیستم اعمال می شود. 1- کوره های القایی والکتریکی 2- دستگاه های جوش الکتریکی 3-دستگاه جوش القایی 4-جریان مغناطیسی ترانسفورماتور 5- استفاده ازیک سوکننده ها برای شارژ باطری ها 6- سیستم هایHVDC 7- ماشین های سنکرون و... 6.تاثیر خازنها در هامونیک ها: عملکرد مداوم خازنها با جریان اضافی ناشی از هارمونیک ها منجر به افزایش تنش ولتاژ وحرارت در آنها می شودوعمر مفید خازنها را کاهش می دهد. هنگامی که خازنها برای جبران توان راکتیوبه سیستم افزوده می گردند،فرکانس هایی وجود دارند که در آن هارمونیک های تزریقی به سیستم در فرکانس های تطبیق تقویت می شوند. 7.جبران سازها و هارمونیک ها: قرار دادن فیلتر موازی نزدیک به منبع اغتشاش باعث اتصال کوتاه شدن جریانهای هارمونیکی ونرسیدن این جریان ها به منبع می شود. این کار توسط سیم خنثی درمیکروخازن ستاره شکل برای جلوگیری ازعبور جریانهای مضرب سوم صورت می گیرد. بدین معنا که هر فاز میکرو خازن با نول ، تشکیل یک فیلتر می دهند. هارمونیکها قبل و پس از نصب بهینه ساز(جبران ساز توان راکتیو) 8. بررسی اقتصادی جبران ساز بار راکتیو وبهبود ضریب توان : جهت جبران کردن بار راکتیو وبهبود ضریب توان در سیستم ، از ترزیق کنندگان بارهای راکتیو استفاده می شود که بصورت موازی با سایر بارها نصب می شود . با نصب جبران سازها می توان به صورت بهینه انرژی الکتریکی را مصرف کرد وباعث کاهش تلفات سیستم گردید. اگر چه هزینه های اولیه سرمایه گذاری برای نصب جبران سازها به ظاهر گران به نظر می رسد ولی در طول مدت اندک هزینه های فوق از محل صرفه جویی ضرروزیان در صورتحساب دوره های برق وکاهش اکتیو مصرفی، جبران می گردد.در ضمن با بهره گیری بهینه از تجهیزات و کابل های انتقال برق ،عمر مفید آنها نیزافزایش می یابد. توصیه وتشویق مشترکان برای استفاده از جبران سازهای با ظرفیت بالا به منظور یکسوسازی منحنی مصرف با افزایش ضریب بار از اولویت های اصلی ذخیره انرژی در سیستم در جهت بهره برداری اقتصادی می باشد. 9.توصیه های مراقبتی: برای افزایش طول عمرواستفاده بهینه از جبران سازها رعایت حداقل وحداکثر دمای مجاز کار ورطوبت هوای درج شده برروی جبران سازها ،ضروری است.زیرا نصب آنها به شکلی است که تلفات گرمایی آنها باجابجایی طبیعی هوا تهویه می شود در این خصوص باید گردش هوا در اطراف آن به راحتی امکان پذیر باشد. به این دلیل باید فضای مناسب برای تبادل هوا با محیط بیرون در محل های نصب تعبیه شود.ضمنا" توصیه می شود این دستگاه ها را از تشعشع مستقیم نور خورشید وقرار گرفتن در زیر باران محافظت نمود. 10. اساس کارکرد کنتور: کنتور تک فاز: اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسی ابجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد، در کنتور های تکفاز ملاک فقط انرژی اکتیو می باشد و بهای انرژی مصرفی متناسب با آن تعیین می شود. ضرایب کم باری – میان باری و اوج بار x نرخ هر کیلو وات ساعت x (kwh) میزان مصرف انرژی اکتیو = بهای انرژی میزان کیلو وات مصرفی در ساعات کم باری = ضریب 1 میزان کیلو وات مصرفی در ساعات میان باری = ضریب 2 میزان کیلو وات مصرفی در ساعات اوج باری = ضریب 4 کنتور سه فاز: در مصارف صنعتی علاوه بر کنتور های اکتیو ، کنتور های راکتیو نیز وجود دارد و راکتیو مصرفی آنها محاسبه می شود. در فیش های برق صنعتی علاوه بر محاسبه ی نرخ توان اکتیو مصرفی ، مبالغی نیز از بابت ضررو زیان راکتیو تولیدی نیز اخذ می شود. در کنتور های دیجیتالی ، علاوه بر محاسبه ی توان های اکتیو و راکتیو مصرفی ، ضریب و جریان مصرفی و ولتاژ خروجی و سایر مشخصه های برق مصرفی نیز ثبت می شود. 11.تعاریف اصلاحات موجود در فیش های برق: 1. میان باری : از ساعت 8 صبح لغایت نزدیک غروب آفتاب (17 عصر در زمستان و 20 شب در تابستان ) را میان باری می گویند. و ضریب محاسبه ی نرخ انرژی مصرفی در این بازه ی زمانی 2 می باشد. 2. اوج باری: از ساعات اولیه ی غروب آفتاب تا پاسی از شب (نزدیک ساعت 24 ) را اوج بار می گویند و ضریب محاسبه ی نرخ انرژی مصرفی در این بازه ی زمان 4 می باشد. 3. کم باری: از پایان اوج بار (نزدیک ساعت 24) تا 8 صبح را کم باری گویند و نرخ انرژی مصرفی برابر نرخ تعیین شده می باشد یعنی ضریب آن یک می باشد. 4. ماکسیمتر: نشان دهنده ی بیشترین رقم مصرف مشترک بر حسب کیلو وات در یک دوره می باشد . 5. دیماند قراردادی: میزان جریان برق درخواستی مشترک جهت مصارف صنعتی بر حسب کیلو وات می باشد. دیماند مورد محاسبه: اگر مقدار دیماند مصرفی نزدیک به دیماند قراردادی باشد تمام دیماند قراردادی مورد محاسبه قرار میگرد ولی اگر دیماند مصرفی از 90% دیماند قراردادی کمتر باشد همان 90%دیماند قراردادی ملاک محاسبه ی بهای دیماند قرار می گیرد. دیماند مصرفی: حداکثر مقدار مصرف برق مشترک صنعتی در یک دوره می باشد و با ضرب عدد ماکسیمتر در ضریب کنتور بدست می اید. 12. نحوه محاسبه ی بهای انرژی در فیش های برق صنعتی: 1. ضرایب میان باری و کم باری و اوج باری x نرخ هر کیلو وات ساعت x مصرف انرژی اکتیو= بهای انرژی 2. مدت مصرف x بهای x دیماند مورد محاسبه = بهای دیماند                                       30 3. ضریب کنتور x عدد ماکسیمتر = دیماند مورد محاسبه 6. (بهای انرژی + بهای دیماند ) x ضریب زیان= مبلغ ضرر زیان 13.نحوه محاسبه دستگاههای جبران ساز متناسب با میزان بار راکتیو مصرفی ملاک تعیین نوع دستگاه مورد استفاده ، میزان بار راکتیو مصرفی مشترکین می باشد ، بدین معنی که برحسب میزان محاسبه مصرف راکتیو و ضریب مجموعه و توانایی دستگاه های جبران ساز در مقدار جذب توان راکتیو می توان تعداد در نوع دستگاه را مشخص نمود در زیر حدود میزان جذب توان راکتیو جبران ساز های تک فاز و سه فاز به اختصار اعلام میگردد.       تک فاز : ارقام تقریبی می باشد. 1. SD001 = تا 6/0 آمپر بار راکتیو 2. UBT3 = تا 8/0 آمپر بار راکتیو 3. UBT6= تا 1 آمپر بار راکتیو 4. S100= تا 2/1 آمپر بار راکتیو 5. S200= تا 5/2 آمپر بار راکتیو      سه فاز: 1. UBT045= 5/4 آمپر بار راکتیو، حدودا" 7KVAR 2. T200= 7 آمپر بار راکتیو ، حدودا" 15KVAR 3. T400= 9 آمپر بار راکتیو، حدودا" 20KVAR 14.مکان هایی که دستگاه جبران ساز کارایی ندارند: کوره های القایی: اساس کار کوره های القایی ایجاد قوس الکتریکی از طریق جریان و ولتاژ بالا است. جهت این کار از ترانس های افزانیده (380/500V یا 380/1000V ) و سلفهایی با حجم بالا استفاده می شود.پس تولید توان راکتیو در سلفها امری ضروری است با نصب خازن یا جبران ساز این بار راکتیو کاهش یافته و باعث عملکرد رله ی فرکانسی کوره ها می گردد ، لذا کوره ها وارد مدار نمی شوند . در نتیجه عملا" خازن ها و جبران سازها کارایی در این کوره ها ندارند. 15. جیران سازها همراه با خازن های موازی: 1. جریان جبران سازها قادر هستند بطور پیوسته و بدون استفاده از رگولاتور از صفر تا حداکثر مقدار تغییر نماید و این جریان پس فاز است لذا همواره توان راکتیو جذب می کنند حتی قبل از اینکه رگولاتور اقدام به وارد نمودن خازن به مدار نماید. 2. خازنهای موازی بیش از یک گروه (بانک خازنی) توسط رگولاتور به مدار اضافه یا کم می شوند لذا با سری کردن جبران ساز ها با خازن های هر فاز می توان آنها را برای جریان های متفاوت همنوا نموده و جریانهای هارمونیکی تولید شده را فیلتر نماید. 3. هنگامی که یک گروه خازنی از مدار خارج یا به مدار اضافه میشود مقدار توان راکتیو خازنی که اضافه یا کم می شود دقیقا با تغییرات توان راکتیو القایی متناسب نمی باشد و خلاء های موجود ما بین این ورود و خروج خازن ها توسط جبران سازها تامین مشود. 4. با حضور جبران سازها عملا از ورود و خروج خازنها به مدار کاسته شده و باعث بالا رفتن عمر مفید خازنها و رگولاتور می گردد. 5. با عنایت به ساختار جبران سازها که از سه خازن تک فاز تشکیل شده است می توان سه فاز را بطور مستقل کنترل نمود لذا خازن ها ی موازی همراه با جبران سازها نه تنها از توانایی جبران سازها نمی کاهد بلکه باعث تقویت آن نیز می شوند. 6. در بانک های خازنی ، چون کنتاکتورها در زمان قطع و وصل خازن تحت فشار شدید قرار دارند، لذا خورده شده و باعث می شوند در زمان قطع و وصل جریان زیادی کشیده شود که باعث خرابی آن می شود. حضور جبران سازها باعث کم شدن ورود و خروج خازن ها شده و طول عمر کنتاکتورها نیز افزایش می یابد. مثالی دیگر : موتوری داریم با قدرت 60kVA و ولتاژ 380 ولت و ضریب قدرت 0.75 میخواهیم با استفاده از سه خازن که بصورت مثلث بسته شده اند ، ضریب قدرت را به 0.9 برسانیم.  محاسبه توان اکتیو : P=S*Cos محاسبه اصلاح ضریب توان و خازن گذ ملکی دوشنبه 16 دی‌ماه سال 1392 ساعت 03:40 ب.ظ 0 لایک نظرات 0 + ارسال نظر برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما) نام ایمیل آدرس وبسایت مشخصات مرا به خاطر بسپار ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد ارسال نظر