خازن جبران کننده

سرویس آموزش‌های تخصصی برق نیوز: جبران سازی توان راکتیو یکی از ابزار بهینه سازی هزینه انرژی و برگشت سـرمایه است. بانک‌های خازنی با توسـعه و تولیـد کنتاکتور‌های خازنی و رگولاتور‌های میکروپرسسوری بسیار پیشـرفته که تضمین کننده رفتار مناسب وبهینه بانک خازنی به تغییرات بارهستند، کاملا قابل اعتماد شده اند. اغلب دستگاه‌ها و مصرف کنندگان الکتریکی برای انجام کار مفید نیازمند مقداری توان راکتیو برای مهیا کردن شرایط لازم برای انجام کار می‌باشند. بعنوان مثال موتور‌های الکتریکی A.C برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، نیازمند تولید شار مغناطیسی در فاصله هوایی موتور هستند. ایجاد شار تنها توسط تـوان راکتیـو امکان پذیر و با افزایش بار مکانیکی موتور مقدار توان راکتیو بیشتری مصرف می‌گردد.

مصرف کنندگان انرژی راکتیو

• سیستم‌های الکترونیک قدرت
    - مبدل‌های (AC/DC Rectifiers, DC/AC Inverters, AC/AC Convert)
    - چاپر‌ها (Choppers)
• مصرف کنندگان یا تجهیزاتی که دارای مشخصه غیر خطی هستند.
• مصرف کنندگانی که در شکل موج ولتاژ محل تغذیه خود اعوجاج (هارمونیک) ایجاد می‌نمایند.
• متعادل ساز‌های بار‌های نا متعادل
• تثبیت کننده‌های ولتاژ
• کوره‌های القایی
• کوره‌های قوس الکتریکی
• سیستم‌های جوشکاری AC , DC

یکسو سازها، کنترلر‌های الکترونیکی موتورها، مبـدل‌های فرکـانس و دیگر بار‌های الکتـرونیکی برای جبـران توان راکتیو مصرفی، نیاز به خازن دارند و در عین حال این مصرف کنندگان مولد هارمونیک هستند. همچنین با توجه به گسترش استفاده از لامپ‌های تخلیه در گاز (از قبیل لامپ‌های فلورسنت معمولی و یا کمپکت، گازی، بخار سدیم، بخار جیوه، متال هالید و غیره) و چراغ LED در سیستم روشنایی و مصرف کننده غیر خطی از قبیل دستگاه (UPS)، سیستم کنترل دور موتور‌ها (Drive) و راه اندازه نرم موتور‌های برقی (Soft Starter)، منابع تغذیه الکترونیکی و ... در تاسیسات برقی که موجب ایجاد هارمونیک و نهایتا باعث بالا رفتن سطح ولتاژ می‌گردد، ولتاژ کار خازن و بانک خازن حداقل ۴۴۰ ولت انتخاب می‌شود. کاهش توان راکتیو هزینه مربوط به مصرف برق و نیز جریمه توان راکتیو را کاهش می‌دهد.

انواع جبران ساز

• جبران سازی گروهی
  بار در شیفت‌های مختلف روشن و خاموش می‌شود و یا در یک پروسه تولید یک مجموعه بار همزمان روشن است. از بانک خازن گروهی برای چند مصرف کننده که در کنار یکدیگر نصب شده اند یک خازن بزرگ برای جبران سازی گروهی نصب می‌شود. در این سیستم بانک خازنی همراه بار‌ها خاموش و روشن می‌شود، این نوع بانک خازنی تلفات را در مدار داخلی کارخانه کاهش می‌دهد، اما تاثیری بر تلفات موجود در پروسه مورد نظر خود ندارد. از مزایای جبرانساز‌های گروهی پایین بودن هزینه به علت نداشتن عناصر سوئیچینگ و کنترلر و اقتصادی بودن آن نسبت به جبران سازی انفرادی می‌باشد، ولی هزینه نصب و نگهداری بالایی دارد.

• جبران سازی انفرادی
  خازن با ظرفیت مناسب به صورت موازی با مصرف کننده سلفی نصب می شود که مقداری از بار سیم ها و کابل‌ها را کم می‌کند. عیب این سیستم در این است که به علت عدم در نظر گرفتن ضریب همزمانی، جبران سازی پراکنده بوده و به خازن بیشتری نیاز است همچنین هزینه نصب و نگهداری بالایی دارد، اما در نهایت برای جبران سازی کامل توان راکتیو و پایین آوردن تلفات شبکه داخلی هزینه پایینی به ازای هر کیلووار دارد. از جبران سازی انفرادی در ترانسفورماتور‌ها، موتور‌های دائم کار، موتور‌های کم بار یا با کابل طولانی استفاده می‌شود.

• جبران ساز مرکزی
  جبران ساز‌های متمرکز در ورودی فشار ضعیف نصب می‌شوند. به دین ترتیب کل توان راکتیو مورد نیاز پوشش می‌دهد. خازن ها با ظرفیت های مناسب موسوم به بانک خازنی مرکزی در ورودی تابلو‌های اصلی نصب می‌شوند، و تمام توان راکتیو مورد نیاز پوشش داده خواهد شد. کل توان بانک خازن به پله‌ های متعدد تقسیم شده و به وسیله یک کنترلر از طریق کنتاکتور‌های خازنی براساس میزان و نوع بار هر پله وارد مدار شده یا خارج می شود تا ضریب توان را افزایش داده و  از تلفات جریان جلوگیری کند. جبران ساز مرکزی بطور منظم وضعیت ضریب توان، توان اکتیو، توان راکتیو و هارمونیک های موجود در شبکه را بررسی می‌کند. به طور کلی با این روش به دلیل در نظر گرفتن همزمانی در تمام کارخانه، توان خازنی کمتری نسبت به جبران سازی انفرادی یا گروهی نیاز است. عدم وجود هزینه انرژی راکتیو و ایجاد تقاضای کمتر روی ترانسفورماتور از مزایای این نوع جبرانساز است.