کارشناسان می گویند: غرامت واکنشی غیرقابل مذاکره است.

بسیاری از تأسیسات صنعتی به دلیل ضریب قدرت ضعیف، پول خود را از دست می دهند بدون اینکه خط مشخصی برای آن مشاهده شود. موتورها، پمپ ها، کمپرسورها، جوشکارها و ترانسفورماتورها در حین کار، توان راکتیو می گیرند. این جریان کار مکانیکی مفیدی انجام نمی دهد، اما همچنان از طریق کابل ها، ترانسفورماتورها و تابلو برق حرکت می کند. جبران واکنشی به کاهش آن جریان غیر ضروری کمک می کند. هنگامی که سیستم به درستی طراحی و نگهداری می شود، می تواند از بهبود ضریب توان، بارگذاری کمتر تجهیزات و بهبود عملکرد ولتاژ پشتیبانی کند. من این مشکل را در کارگاه هایی دیده ام که ماشین ها به طور معمول کار می کردند، اما تابلوی توزیع اصلی جریان بیشتری از حد انتظار داشت. مشکل همیشه موتور معیوب نبود. در چندین مورد، تاسیسات دارای ضریب توان پایینی بود که ناشی از بارهای القایی برای مدت طولانی است. ## آنچه توان راکتیو با یک سیستم الکتریکی انجام می دهد یک سیستم AC دو شکل اصلی برق را تامین می کند: - توان اکتیو که بر حسب کیلووات اندازه گیری می شود، کار مفیدی را انجام می دهد. - قدرت راکتیو که بر حسب کیلووار اندازه گیری می شود، میدان های مغناطیسی را در موتورها و ترانسفورماتورها پشتیبانی می کند. توان راکتیو برای بسیاری از دستگاه ها مورد نیاز است، اما بیش از حد آن جریان اضافی ایجاد می کند. این جریان می‌تواند منجر به موارد زیر شود: - تلفات بیشتر در کابل‌ها و ترانسفورماتورها - افت ولتاژ بیشتر در طول فیدرهای طولانی - کاهش ظرفیت موجود در تجهیزات الکتریکی - شارژهای احتمالی ضریب توان از برق - گرمای بیشتر در هادی‌ها و تابلو برق - فضای کمتری برای تجهیزات آینده در همان منبع یک موتور ممکن است برای ایجاد میدان مغناطیسی خود به توان راکتیو نیاز داشته باشد. یک بانک خازن می تواند بخشی از آن تقاضای واکنشی را نزدیک به بار تامین کند. سپس این ابزار جریان راکتیو کمتری را از طریق شبکه بالادستی تامین می کند. ## چرا جبران راکتیو برای کارخانه ها اهمیت دارد یک دفتر کوچک با رایانه و روشنایی ممکن است تقاضای توان راکتیو محدودی داشته باشد. یک کارخانه با موتورهای زیاد، مشخصات بار متفاوتی دارد. پمپ ها شروع و متوقف می شوند. کمپرسورها با تغییر بار کار می کنند. خطوط تولید ممکن است به صورت شیفتی کار کنند. ضریب قدرت می تواند در طول روز تغییر کند. این باعث می شود جبران واکنشی یک کار طراحی باشد، نه یک مورد ساده از اتصال خازن ها به پانل اصلی. یک بانک خازن ثابت ممکن است برای بار ثابت مناسب باشد. یک صفحه تصحیح ضریب توان خودکار ممکن است در جایی که تقاضا اغلب تغییر می کند بهتر کار کند. من تجهیزات را از قبض ماهانه برق به تنهایی انتخاب نمی کنم. این لایحه مصرف انرژی و در برخی مناطق هزینه های ضریب توان را نشان می دهد. همیشه نشان نمی دهد که چگونه بار در هر دقیقه تغییر می کند. ## یک مثال عملی یک کارخانه فلزکاری کوچک با چندین موتور القایی، کمپرسور هوا و ماشین‌های جوشکاری را در نظر بگیرید. در طول روز، کارخانه نزدیک به تولید کامل است. در شب، تنها چند دستگاه فعال باقی می مانند. یک بانک خازن ثابت با اندازه تقاضای روز ممکن است سیستم را در شب جبران کند. که می تواند ضریب توان را در جهت اشتباه افزایش دهد و شرایط ولتاژ ناخواسته ایجاد کند. یک سیستم اتوماتیک با مراحل خازن پلکانی ممکن است با تغییر ظرفیت با توجه به بار اندازه گیری شده بهتر پاسخ دهد. مدیر کارخانه ممکن است پس از نصب یک سیستم مناسب متوجه سه تغییر شود: - جریان ورودی در خروجی تولید مشابه کاهش می یابد. - ترانسفورماتور اصلی ظرفیت در دسترس بیشتری دارد. - هزینه های ضریب توان ممکن است در جایی که شرکت آنها را اعمال می کند کاهش یابد. این نتایج به شرایط سیستم، قوانین تعرفه، الگوهای بارگذاری و نصب صحیح بستگی دارد. جبران راکتیو انرژی فعال مورد نیاز موتور برای تولید همان خروجی مکانیکی را کاهش نمی دهد. ## چگونه نیاز را ارزیابی کنیم قبل از توصیه تجهیزات از یک فرآیند بررسی ساده استفاده می کنم. ### 1. بررسی داده های برق چند قبض برق را بررسی کنید و به دنبال موارد زیر باشید: - ضریب توان ثبت شده - هزینه های انرژی راکتیو - حداکثر تقاضا - تغییرات بین دوره های تولید و غیرتولید - جریمه های مرتبط با ضریب توان ضعیف یک قبض ممکن است نشان دهنده الگوی عملکرد عادی نباشد. ### 2. بار الکتریکی را اندازه گیری کنید. یک گیاه ممکن است یک ضریب توان سالم در ظهر و نتیجه ضعیف در یک دوره عصر کم بار نشان دهد. ### 3. بررسی تجهیزاتی که تقاضا را ایجاد می کند بارهای القایی رایج عبارتند از: - موتورهای القایی - ترانسفورماتورها - پمپ ها - فن ها - کمپرسورهای هوا - تجهیزات تبرید - سیستم های جوشکاری قدیمی تر درایوهای فرکانس متغیر و تجهیزات الکترونیکی قدرت نیاز به بررسی جداگانه دارند زیرا می توانند هارمونیک ها را معرفی کنند. ### 4. بررسی هارمونیک ها بانک های خازن استاندارد ممکن است در سیستم هایی با اعوجاج هارمونیک بالا مناسب نباشند. جریان های هارمونیک می توانند گرمایش خازن را افزایش دهند و ممکن است با شبکه رزونانس ایجاد کنند. ممکن است به یک راکتور جداسازی شده یا طراحی جبرانی متفاوتی نیاز باشد. انتخاب مناسب به نتایج اندازه گیری، امپدانس سیستم و رتبه بندی تجهیزات بستگی دارد. ### 5. روش جبران را انتخاب کنید گزینه های متداول عبارتند از: خازن های ثابت این خازن ها می توانند برای یک بار پایدار، مانند یک موتور با کار مداوم، مناسب باشند. اندازه آنها نیاز به انتخاب دقیق دارد. بانک های خازن اتوماتیک این ها از یک کنترل کننده برای تعویض مراحل خازن با تغییر بار استفاده می کنند. آنها اغلب در تابلوهای توزیع اصلی استفاده می شوند. بانک های خازن جدا شده اینها شامل رآکتورهایی هستند که خطر تشدید هارمونیک را کاهش می دهند. آنها ممکن است با امکاناتی با درایوها، یکسو کننده ها یا سایر بارهای غیرخطی مناسب باشند. سیستم های جبران پویا اینها به سرعت به بارهای با تغییر سریع پاسخ می دهند. آنها را می توان برای خطوط جوش، جرثقیل ها، پرس ها و تجهیزات با تغییرات مکرر جریان در نظر گرفت. هر گزینه هزینه، زمان پاسخگویی، نیاز به تعمیر و نگهداری و محدوده عملیاتی متفاوتی دارد. ## اشتباهات رایجی که می بینم یکی از اشتباهات نصب یک بانک خازن بزرگ بدون اندازه گیری بار است. یک بانک بزرگتر به طور خودکار نتیجه بهتری ایجاد نمی کند. هنگامی که تاسیسات با بار سبک کار می کند ممکن است منجر به جبران بیش از حد شود. اشتباه دیگر نادیده گرفتن هارمونیک است. هنگامی که تجهیزات تولید کننده هارمونیک وجود دارد، خازن ها می توانند بر رفتار سیستم تأثیر بگذارند. طراحی باید شامل بررسی کیفیت توان باشد. برخی از تأسیسات جبران خسارت را در مکان اشتباه نصب می کنند. یک بانک مرکزی ممکن است به منبع ورودی کمک کند، در حالی که یک خازن در نزدیکی یک موتور بزرگ می تواند جریان را در یک فیدر خاص کاهش دهد. بهترین موقعیت به هدف پروژه بستگی دارد. تعمیر و نگهداری نیز مهم است. سن واحدهای خازن پوشیدن کنتاکتورها فن های خنک کننده گرد و غبار را جمع می کنند. اتصالات شل باعث افزایش گرما می شود. بانکی که پس از نصب به خوبی کار می کرد، ممکن است عملکرد ضعیفی داشته باشد، اگر مراحل آن دیگر به درستی تغییر نکند. ## یک طرح اجرای ایمن یک پروژه عملی می تواند این مراحل را دنبال کند: 1. جمع آوری صورتحساب های آب و برق و نقشه های برق. 2. ثبت رفتار بار در طول تولید عادی. 3. ضریب توان و سطوح هارمونیک را تست کنید. 4. بارهای القایی و غیر خطی اصلی را شناسایی کنید. 5. یک محدوده جبرانی مناسب را محاسبه کنید. 6. تجهیزات ثابت، خودکار، تنظیم شده یا پویا را انتخاب کنید. 7. حفاظت، تهویه، اندازه کابل و جداسازی را بررسی کنید. 8. سیستم را از طریق پرسنل برق واجد شرایط نصب کنید. 9. سیستم را تحت شرایط بار مختلف تست کنید. 10. بررسی عملکرد پس از چندین دوره صورتحساب. هدف باید بر اساس نیازهای عملیاتی تاسیسات و الزامات ابزار باشد. تعقیب یک ضریب قدرت کامل می تواند هزینه را بدون ایجاد سود مفید افزایش دهد. جبران راکتیو چه کاری می‌تواند انجام دهد و چه کاری نمی‌تواند انجام دهد جبران راکتیو ممکن است به یک تاسیسات کمک کند: - بهبود ضریب توان - کاهش جریان راکتیو در هادی‌های بالادست - ظرفیت آزادسازی در ترانسفورماتورها و کابل‌ها - کاهش برخی تلفات الکتریکی - عملکرد ولتاژ پشتیبانی - بارهای مربوط به ضریب توان کمتر در صورت لزوم. مصرف یک بانک خازن نمی تواند یک طراحی ضعیف الکتریکی را به تنهایی حل کند. من جبران واکنشی را به عنوان بخشی از یک طرح مدیریت انرژی گسترده تر می بینم. این مرکز همچنین باید بازده موتور، زمان‌بندی بار، وضعیت کابل، بارگذاری ترانسفورماتور، منابع هارمونیک و سوابق نگهداری را بررسی کند. ## یک راه بهتر برای تصمیم گیری سوال مفید این نیست که "بانک خازن چقدر باید بخرم؟" سوال بهتر این است که "چه چیزی باعث تقاضای واکنشی می شود، چگونه تغییر می کند و چه راه حلی با شرایط اندازه گیری شده مطابقت دارد؟" این رویکرد به جلوگیری از جبران بیش از حد، انتخاب ضعیف تجهیزات و کار تعمیر و نگهداری غیرمنتظره کمک می کند. همچنین به تسهیلات مبنای روشن تری برای تخمین سود مالی احتمالی می دهد. جبران راکتیو سزاوار توجه است زیرا جریان راکتیو ظرفیت الکتریکی را اشغال می کند حتی زمانی که خروجی مکانیکی تولید نمی کند. با اندازه گیری مناسب و طراحی مناسب، یک تاسیسات می تواند از سیستم الکتریکی موجود خود استفاده بهتری داشته باشد. نتیجه را باید از طریق ضریب توان اندازه‌گیری شده، جریان، رفتار ولتاژ، بارگذاری تجهیزات و هزینه‌های برق مورد قضاوت قرار داد - نه از طریق وعده صرفه‌جویی جهانی.

وقتی یک سیستم قدرت صنعتی را بررسی می کنم، اغلب متوجه می شوم که توان راکتیو به عنوان یک مسئله فنی جزئی در نظر گرفته می شود. کارخانه هنوز کار می کند، موتورها هنوز روشن می شوند و کنتورها هنوز تولید را نشان می دهند. که می تواند نادیده گرفتن مشکل را آسان کند. توان راکتیو کار مکانیکی مفیدی انجام نمی دهد، اما از طریق کابل ها، ترانسفورماتورها و تابلو برق حرکت می کند. جریان اضافی می تواند تلفات را افزایش دهد، ظرفیت موجود را کاهش دهد، باعث تغییرات ولتاژ شود و هزینه های برق را در برخی از سیستم های صورتحساب برق افزایش دهد. یک سیستم جبران واکنشی می تواند به کنترل این اثرات کمک کند، اما راه حل مناسب به شرایط عملیاتی اندازه گیری شده بستگی دارد. ## چه تغییر توان راکتیو در داخل یک تاسیسات موتورها، ترانسفورماتورها، ماشین‌های جوشکاری، کمپرسورها و بسیاری از بارهای القایی دیگر برای کار به میدان‌های مغناطیسی نیاز دارند. آنها هم توان اکتیو و هم توان راکتیو را از شبکه می گیرند. این رابطه اغلب از طریق ضریب توان نشان داده می شود: ** ضریب توان = توان فعال / توان ظاهری ** ضریب توان کمتر به این معنی است که تاسیسات برای ارائه همان خروجی مفید به توان ظاهری بیشتری نیاز دارد. به عنوان مثال، یک بار موتور ممکن است 800 کیلووات توان فعال در ضریب توان 0.75 مصرف کند. سیستم برق باید حدود 1067 کیلو ولت آمپر را تامین کند. اگر جبران ضریب توان را به 0.95 بهبود بخشد، توان ظاهری مورد نیاز به حدود 842 کیلو ولت آمپر کاهش می یابد. تجهیزات ممکن است همچنان همان خروجی مکانیکی را تولید کنند. تفاوت در جریان عبوری از سیستم ظاهر می شود. جریان کمتر می تواند به کاهش موارد زیر کمک کند: - تلفات کابل و ترانسفورماتور - افت ولتاژ - گرما در تجهیزات الکتریکی - تقاضا برای ترانسفورماتورها و ژنراتورها - ظرفیت استفاده نشده در تجهیزات توزیع نتیجه واقعی به مشخصات بار، طراحی سیستم و سطح جبران بستگی دارد. ## چرا انتظار می‌تواند مشکلات عملی ایجاد کند. این یک تصمیم سیستمی است. یک مرکز ممکن است چندین علامت هشدار را ببیند: - ضریب قدرت در طول شیفت های تولید به شدت تغییر می کند - بانک های خازن اغلب تغییر می کنند - موتورها با افت ولتاژ قابل مشاهده شروع به کار می کنند - ترانسفورماتورها نزدیک به ظرفیت نامی خود کار می کنند - صورتحساب های برق شامل توان راکتیو یا هزینه های ضریب توان کم است - کابل ها یا پانل ها گرمتر از حد انتظار می شوند - ممکن است تجهیزات تولیدی جدید بدون یک ترانسفورماتور بزرگتر نصب شود. این می تواند بخشی از مشکل ظرفیت را حل کند، اما تقاضای واکنشی را حذف نمی کند. در حالی که علت اصلی باقی می ماند، ممکن است تسهیلات بیشتر برای تجهیزات هزینه کند. یک نمونه رایج کارگاهی با چندین موتور بزرگ و دستگاه جوش است. در طول یک دوره تولید، موتورها با هم کار می کنند و ضریب قدرت کاهش می یابد. در یک دوره دیگر، تنها چند بار فعال باقی می مانند. یک بانک خازن ثابت با اندازه برای شرایط پیک ممکن است در طول دوره سبک تر جبران شود. نتیجه می تواند عملکرد ناپایدار یا شرایط ولتاژ ناخواسته باشد. به همین دلیل است که تاخیر در اقدام می تواند منجر به انتخاب ضعیف تجهیزات شود، نه تنها قبض برق بالاتر. ## مرحله 1: اندازه گیری بار قبل از انتخاب جبران من با داده های عملیاتی به جای رتبه بندی کاتالوگ شروع می کنم. اندازه گیری های مفید عبارتند از: - توان اکتیو بر حسب کیلو وات - توان راکتیو بر حسب کیلو ولت - توان ظاهری بر حسب کیلو ولت آمپر - ضریب توان در طول زمان - ولتاژ و جریان در هر فاز - اعوجاج هارمونیک - تغییرات بار در هنگام راه اندازی موتور - الگوهای تولید روزانه، هفتگی و فصلی یک قرائت واحد که در یک دوره تولید بی صدا انجام می شود، نمی تواند کل تاسیسات را نشان دهد. یک تحلیلگر کیفیت توان یا یک کنتور انرژی با پیکربندی مناسب می تواند تغییرات را در طول چرخه های کاری ثبت کند. دوره اندازه گیری باید با نحوه عملکرد کارخانه مطابقت داشته باشد. یک فرآیند پیوسته ممکن است نیاز به مطالعه کوتاه‌تری نسبت به تأسیساتی با بارهای دسته‌ای بزرگ و دوره‌های بیکاری طولانی داشته باشد. ## مرحله 2: بررسی کنید که آیا هارمونیک وجود دارد یا خیر. خازن ها می توانند با جریان های هارمونیک تعامل داشته باشند. این موضوع در تاسیساتی که از موارد زیر استفاده می کنند اهمیت دارد: - درایوهای فرکانس متغیر - منابع تغذیه بدون وقفه - یکسو کننده ها - تجهیزات جوشکاری - منابع تغذیه سوئیچینگ - تجهیزات مرکز داده - سیستم های شارژ باتری اگر هارمونیک وجود داشته باشد، ممکن است یک بانک خازن استاندارد مناسب نباشد. ممکن است برای کاهش خطر تشدید و محدود کردن جریان ناخواسته، راکتورهای تنظیم‌شده یا سیستم‌های فیلتر هارمونیک مورد نیاز باشد. طراحی باید از داده های هارمونیک اندازه گیری شده استفاده کند. حدس زدن از لیست تجهیزات می تواند منجر به یک سیستم بزرگ یا ضعیف شود. ## مرحله 3: روش جبران را انتخاب کنید گزینه های اصلی الگوهای بارگذاری متفاوتی را ارائه می دهند. ### بانک‌های خازن ثابت خازن‌های ثابت می‌توانند با بارهای پایداری که برای دوره‌های طولانی در یک سطح مشابه کار می‌کنند، کار کنند. آنها ساختار ساده ای دارند و ممکن است برای یک موتور اختصاصی یا یک بار ترانسفورماتور ثابت مناسب باشند. سطح جبران خسارت باید با دقت انتخاب شود. بانکی که در حین سقوط بار متصل می ماند، ممکن است جبران بیش از حد ایجاد کند. ### پانل های تصحیح ضریب توان خودکار پانل تصحیح ضریب توان خودکار از مراحل خازن های کنترل شده توسط رله ضریب توان استفاده می کند. با تغییر بار، مراحل را اضافه یا حذف می کند. این رویکرد می تواند برای کارخانه هایی با بارهای مختلف موتور، کمپرسورها، پمپ ها و برنامه های تولید مناسب باشد. تعداد و اندازه گام ها بر نحوه پاسخگویی سیستم تأثیر می گذارد. ### بانک‌های خازن تنظیم‌شده یک سیستم جداسازی‌شده، راکتورهایی را اضافه می‌کند تا شانس تشدید با هارمونیک‌های شبکه را کاهش دهد. اغلب در نظر گرفته می شود که درایوها و تجهیزات الکترونیکی قدرت بخش بزرگی از بار را تشکیل می دهند. نقطه تنظیم راکتور، درجه ولتاژ خازن، روش سوئیچینگ و شرایط حرارتی باید با سیستم مطابقت داشته باشد. ### فیلترهای توان فعال یا سیستم های هیبریدی برخی از تاسیسات به کنترل هارمونیک و جبران واکنشی همزمان نیاز دارند. یک فیلتر قدرت فعال یا محلول هیبریدی می تواند به شرایط متغیر پاسخ دهد، اگرچه هزینه و الزامات کنترلی با یک بانک خازن اصلی متفاوت است. من ترجیح می دهم روش جبران را با رفتار بار مطابقت دهم تا اینکه تجهیزات را از ضریب توان هدف به تنهایی انتخاب کنم. ## مرحله 4: یک هدف عملی تعیین کنید ضریب قدرت بالاتر همیشه بهترین هدف طراحی نیست. جبران بیش از حد می تواند مشکلات خاص خود را ایجاد کند، به خصوص زمانی که بار به سرعت تغییر می کند. هدف باید موارد زیر را در نظر بگیرد: - الزامات صورت‌حساب تاسیسات - حداقل و حداکثر بار تسهیلات - عملکرد ترانسفورماتور و ژنراتور - سطوح هارمونیک - شرایط راه‌اندازی موتور - محدودیت‌های ضریب قدرت ژنراتور - پانل و فضای کف موجود - برنامه‌های تجهیزات آینده بسیاری از سیستم‌های صنعتی ضریب توانی نزدیک به 0.90 تا 0.98 را هدف قرار می‌دهند، اما محدوده مناسب بستگی به سایت دارد. هدف نهایی باید از داده های اندازه گیری شده و نیازمندی های عملیاتی باشد. ## مرحله 5: بررسی سوئیچینگ و حفاظت تجهیزات جبران راکتیو باید با سیستم حفاظت الکتریکی یکپارچه شوند. بررسی ممکن است شامل موارد زیر باشد: - دستگاه های سوئیچینگ خازن - هماهنگی فیوز و قطع کننده - مقاومت های تخلیه - دمای راکتور - تهویه محفظه - درجه بندی اتصال کوتاه - تنظیمات کنترل کننده - تعادل فاز - دسترسی تعمیر و نگهداری تغییر سریع بارها ممکن است به کنتاکتورهایی نیاز داشته باشد که برای کار خازن یا سوئیچینگ تریستور طراحی شده اند. سیستمی که گام های خازن بزرگ را خیلی آهسته تغییر می دهد، ممکن است بار را به درستی دنبال نکند. نصب همچنین به زمان ایزولاسیون و تخلیه مناسب قبل از تعمیر و نگهداری نیاز دارد. خازن ها می توانند انرژی الکتریکی را پس از قطع منبع تغذیه حفظ کنند، بنابراین مراحل سرویس باید از طراحی تجهیزات و الزامات ایمنی محلی پیروی کند. ## یک مثال عملی عملی یک کارخانه فرآوری مواد غذایی با کمپرسورهای تبرید، پمپ ها و موتورهای نوار نقاله را تصور کنید. بار تولید در حین تمیز کردن، آماده سازی و بسته بندی تغییر می کند. مدیر نیروگاه در شلوغ ترین دوره ضریب توان کم می بیند و به فکر نصب یک بانک خازن ثابت بزرگ است. پس از نظارت، تیم برق متوجه می شود که ضریب توان پایین فقط در چرخه های خاص کمپرسور دوام می آورد. در طول تمیز کردن، بسیاری از بار القایی خاموش است. یک بانک ثابت با اندازه برای شرایط اوج در طول دوره سبک تر متصل باقی می ماند. یک سیستم اتوماتیک با پله های کوچکتر ممکن است بهتر با بار تناسب داشته باشد. اگر سایت دارای درایوهای فرکانس متغیر با هارمونیک های قابل اندازه گیری نیز باشد، ممکن است طراحی جدا شده مناسب تر از یک بانک استاندارد باشد. نتیجه درست از تطبیق رفتار تجهیزات با الگوی تولید حاصل می شود. ## جبران واکنشی بخشی از برنامه ریزی ظرفیت است. ممکن است یک مرکز در حال آماده سازی برای اضافه کردن موتورها، شارژرها، پمپ ها یا خطوط تولید باشد. توان راکتیو باید قبل از اتصال تجهیزات جدید بررسی شود. این بررسی می‌تواند نشان دهد که آیا سیستم موجود ظرفیت کافی در موارد زیر را دارد: - ترانسفورماتورها - تابلوهای اصلی - شینه‌ها - فیدرها - ژنراتورهای پشتیبان - تجهیزات تصحیح ضریب توان. یک موتور بزرگ با یک فیدر بلند می تواند افت ولتاژ و تقاضای جریان نزدیک به بار را ایجاد کند. تصحیح محلی ممکن است بار بخشی از سیستم توزیع را کاهش دهد، اما باید با دقت طراحی شود تا از بروز مشکلات خود تحریکی یا سوئیچینگ جلوگیری شود. ## آنچه را که قبل از تایید یک پروژه بررسی می کنم، سوالات زیر را می پرسم: 1. کمترین ضریب توان اندازه گیری شده چیست؟ 2. چه زمانی رخ می دهد؟ 3. بار چقدر سریع تغییر می کند؟ 4. آیا هارمونیک ها در باس اصلی اندازه گیری می شوند؟ 5. آیا تاسیسات با ژنراتور کار می کند؟ 6. آیا بانک های خازنی موجود وجود دارد و چگونه کنترل می شوند؟ 7. آیا ترانسفورماتور به حد ظرفیت خود نزدیک است؟ 8. چه بارهای جدیدی برنامه ریزی شده است؟ 9. آیا شرکت برق انرژی راکتیو یا شارژ ضریب توان پایین را اعمال می کند؟ 10. آیا تجهیزات پیشنهادی قابل بازرسی و نگهداری ایمن هستند؟ این سوالات به جداسازی نیاز سیستم واقعی از یک درخواست ساده برای خازن های بیشتر کمک می کند. زمانی که ضریب توان کم بر ظرفیت، کیفیت ولتاژ، بارگذاری تجهیزات یا هزینه های برق تأثیر می گذارد، جبران راکتیو نباید به تعویق بیفتد. همچنین نباید بدون مطالعه بار نصب شود. رویکرد من مستقیم است: سیستم را اندازه گیری کنید، الگوی عملکرد را شناسایی کنید، هارمونیک ها را بررسی کنید، روش جبران مناسب را انتخاب کنید و نتیجه را پس از راه اندازی بررسی کنید. یک راه حل با اندازه مناسب می تواند استفاده بهتر از ظرفیت الکتریکی و عملکرد پایدارتر را پشتیبانی کند. یک راه حل ضعیف ممکن است بدون حل مشکل اصلی هزینه اضافه کند.

جبران واکنشی می تواند ضایعات الکتریکی را کاهش دهد، ضریب توان را بهبود بخشد و به تاسیسات کمک کند از ظرفیت موجود خود به طور موثرتر استفاده کند. نتیجه به مشخصات بار، تعرفه ابزار، وضعیت تجهیزات و نحوه طراحی سیستم بستگی دارد. من به توان راکتیو به عنوان هزینه عملیاتی نگاه می کنم که اغلب پنهان می ماند. موتورها، ترانسفورماتورها، ماشین های جوشکاری و سایر بارهای القایی به توان راکتیو برای ایجاد میدان های مغناطیسی نیاز دارند. این نیرو از طریق شبکه الکتریکی بدون تولید خروجی مکانیکی مفید حرکت می کند. همچنان جریان را در کابل ها، ترانسفورماتورها و تابلو برق افزایش می دهد. یک سیستم تصحیح بخشی از آن توان راکتیو را در نزدیکی بار تامین می کند. سپس منبع برق جریان راکتیو کمتری را حمل می کند. ### جایی که سود مالی از آن ناشی می‌شود ضریب توان کمتر می‌تواند هزینه‌های تقاضا را تحت برخی از تعرفه‌های خدمات شهری افزایش دهد. یک تأسیسات ممکن است برای یک سطح توان ظاهری بالاتر حتی زمانی که تقاضای برق مفید آن تغییر نکرده باشد، پرداخت کند. جبران راکتیو می تواند به کاهش موارد زیر کمک کند: - جریمه های ضریب توان - جریان در کابل های بالادست - بارگذاری ترانسفورماتور - افت ولتاژ - تلفات فنی در سیستم توزیع - فشار ظرفیت روی تابلو برق و فیدرها صرفه جویی در انرژی همیشه به اندازه کافی بزرگ نیست که به تنهایی یک پروژه را توجیه کند. زمانی که سایت با هزینه های ضریب توان، ظرفیت محدود ترانسفورماتور یا مشکلات ولتاژ مواجه می شود، پرونده تجاری اغلب قوی تر می شود. ### یک مثال عملی کارخانه یک کارخانه فلزکاری با بار عملیاتی 400 کیلووات و ضریب توان 0.72 را در نظر بگیرید. توان ظاهری آن در حدود: - 556 کیلو ولت آمپر در ضریب توان 0.72 - 421 کیلو ولت آمپر در ضریب توان 0.95 یک سیستم تصحیح نزدیک به 250 کیلو ولت ممکن است ضریب توان عملیاتی را در شرایط بار مناسب نزدیک به 0.95 حرکت دهد. این نیروگاه توان مفید مورد نیاز ماشین های خود را کاهش نمی دهد. موتورها همچنان به حدود 400 کیلو وات برای انجام همان کار نیاز دارند. این تغییر بر بخش راکتیو منبع تأثیر می گذارد، که جریان مورد نیاز ترانسفورماتور و فیدر ورودی را کاهش می دهد. بازده مالی واقعی به ساختار صورتحساب آب و برق و برنامه عملیاتی بستگی دارد. سایتی با جریمه ضریب قدرت ممکن است کاهش مستقیم در صورتحساب ماهانه خود داشته باشد. یک سایت بدون آن شارژ ممکن است از ظرفیت ترانسفورماتور آزاد شده و تلفات الکتریکی کمتر بهره بیشتری ببرد. ### چگونه یک پروژه جبرانی را ارزیابی می‌کنم من از انتخاب یک بانک خازن از یک قرائت یک متر اجتناب می‌کنم. شرایط بار در طول یک تغییر تولید تغییر می کند، بنابراین سیستم به داده هایی از دوره های عملیاتی مختلف نیاز دارد. من از این فرآیند استفاده می‌کنم: 1. بررسی صورت‌حساب‌های آب و برق هزینه‌های ضریب توان، هزینه‌های تقاضا، فواصل صورت‌حساب و تغییرات فصلی را بررسی می‌کنم. یک پروژه اصلاحی نیاز به پیوند روشنی بین مسئله الکتریکی و صرفه جویی احتمالی دارد. 2. ** بار را اندازه گیری کنید** یک آنالایزر موقت توان می تواند kW، kVAr، kVA، ضریب توان، ولتاژ، جریان و اعوجاج هارمونیک را ثبت کند. اندازه گیری ها باید تولید سبک، تولید معمولی و بالاترین بار مورد انتظار را پوشش دهند. 3. ** بارهای القایی اصلی را نقشه برداری کنید ** موتورهای بزرگ، کمپرسورها، پمپ ها، فن ها، جوشکارها و ترانسفورماتورها ممکن است الگوهای توان راکتیو متفاوتی ایجاد کنند. یک سیستم تصحیح مرکزی ممکن است برای بار پایدار مناسب باشد. تصحیح موضعی می تواند برای یک موتور بزرگ که برای مدت طولانی کار می کند، به خوبی کار کند. 4. ** هارمونیک ها را بررسی کنید ** درایوهای فرکانس متغیر، یکسو کننده ها، سیستم های UPS و الکترونیک قدرت مدرن می توانند جریان های هارمونیک ایجاد کنند. خازن های استاندارد ممکن است با این هارمونیک ها تعامل داشته باشند و رزونانس ایجاد کنند. یک مطالعه هارمونیک می‌تواند نشان دهد که آیا سایت به راکتورهای تنظیم‌شده، بانک خازن فیلتر شده یا دستگاه با کیفیت توان فعال نیاز دارد یا خیر. 5. یک هدف مناسب تعیین کنید ضریب توان هدف نزدیک به 0.95 یا 0.98 ممکن است برای سایت مناسب باشد. تعقیب مقدار نزدیک به واحد می تواند خطر تصحیح بیش از حد را در دوره های کم بار ایجاد کند. هدف مناسب باید با تعرفه و الگوی بار واقعی مطابقت داشته باشد. 6. وقتی بار تغییر می کند کنترل خودکار را انتخاب کنید یک کنترل کننده ضریب توان خودکار مراحل خازن را با بالا و پایین رفتن بار تغییر می دهد. این رویکرد به جلوگیری از جبران بیش از حد در هنگام خاموش شدن موتورها کمک می کند. 7. نتیجه را پس از نصب بررسی کنید اندازه گیری های جدید را با داده های اصلی مقایسه می کنم. بررسی باید ضریب توان، تقاضای kVA، ولتاژ، هارمونیک ها، سوئیچینگ خازن و صورتحساب های آب و برق را پوشش دهد. ### اشتباهات رایج طراحی یک بانک خازن خیلی بزرگ ممکن است ضریب توان را به یک شرایط پیشرو برساند. این می تواند نگرانی های ولتاژ یا مشکلات برق ایجاد کند. یک خازن ثابت متصل به موتور ممکن است پس از توقف موتور فعال بماند. موتور و خازن نیاز به آرایش سوئیچینگ مناسب دارند. یک بانک خازن استاندارد ممکن است برای سایتی با اعوجاج هارمونیک بالا مناسب نباشد. تجهیزات می توانند داغ کار کنند، زود از کار بیفتند یا با شبکه رزونانس ایجاد کنند. تهویه ضعیف می تواند عمر خازن را کوتاه کند. اتصالات شل، کنتاکتورهای فرسوده و تنظیمات نادرست کنترلر نیز می توانند عملکرد را کاهش دهند. این مشکلات زمانی قابل اجتناب هستند که طراحی به جای یک قانون ساده بر اساس اندازه ترانسفورماتور از داده های اندازه گیری شده استفاده کند. ### جبران واکنشی تعمیری برای هر مشکل الکتریکی نیست ضریب توان پایین ممکن است ناشی از عملکرد عادی موتور باشد، اما ناپایداری ولتاژ می‌تواند دلایل دیگری داشته باشد. اتصالات شل، هادی های کم اندازه، فازهای نامتعادل، تنظیمات ضعیف ترانسفورماتور و منابع هارمونیک نیاز به بررسی جداگانه دارند. جبران خسارت جایگزین تعمیر و نگهداری موتور نمی شود. یک موتور با یاتاقان‌های آسیب‌دیده یا تراز ضعیف می‌تواند پس از بهبود ضریب قدرت، انرژی را هدر دهد. پس انداز ثابت را نیز تضمین نمی کند. ساعات تولید، بارگیری ماشین آلات، قوانین تعرفه و تقاضای فصلی همگی بر نتیجه تأثیر می گذارند. ### دیدگاه من وقتی پروژه یک مشکل اندازه گیری شده را حل می کند، جبران واکنشی جواب می دهد. قوی‌ترین موارد معمولاً شامل جریمه‌های ضریب توان، ترانسفورماتورهای با بار زیاد، فیدرهای طولانی یا نیاز به آزادسازی ظرفیت الکتریکی است. من با صورتحساب ها و اندازه گیری ها شروع می کنم. من قبل از انتخاب خازن هارمونیک ها را بررسی می کنم. من هدف را حول الگوی عملیاتی واقعی سایت تنظیم کردم، نه یک عدد چشمگیر در یک گزارش. یک سیستم مناسب می تواند هزینه های قابل اجتناب برق را کاهش دهد و ظرفیت شبکه را بهبود بخشد. یک سیستم با اندازه ضعیف می تواند کار تعمیر و نگهداری را بدون ایجاد بازده مفید اضافه کند. این تفاوت ناشی از ارزیابی مناسب، تجهیزات مناسب و بررسی عملکرد پس از راه اندازی است.

وقتی یک قبض برق صنعتی را بررسی می کنم، اغلب متوجه می شوم که مصرف انرژی قابل مشاهده تنها بخشی از داستان است. موتورها، ترانسفورماتورها، تجهیزات جوشکاری، کمپرسورها و سایر بارهای القایی در حین کار، توان راکتیو را جذب می کنند. این نیرو کار مکانیکی مفیدی تولید نمی کند، با این حال همچنان از طریق سیستم الکتریکی حرکت می کند و می تواند بر ظرفیت، تلفات و صورتحساب تأثیر بگذارد. جبران واکنشی به مدیریت این شرایط کمک می کند. با تامین بخشی از توان راکتیو نزدیک به تجهیزاتی که به آن نیاز دارند، از یک ضریب توان سالم‌تر پشتیبانی می‌کند. من با اندازه گیری شروع می کنم، نه انتخاب تجهیزات. یک متر کیفیت توان می تواند موارد زیر را ثبت کند: - توان اکتیو بر حسب کیلو وات - توان راکتیو بر حسب کیلو ولت - توان ظاهری بر حسب کیلو ولت آمپر - ضریب توان - تغییر ولتاژ - تقاضای جریان - اعوجاج هارمونیک - تغییرات بار در طول دوره های عملیاتی یک قرائت ممکن است وضعیت کامل را نشان ندهد. یک کارخانه می تواند در طول روز ضریب توان معقولی داشته باشد و در طول تغییرات تولید، شیفت های شبانه یا راه اندازی کمپرسور نتیجه ضعیفی داشته باشد. من ترجیح می دهم قبل از ارائه یک توصیه، داده ها را در چندین چرخه عملیاتی جمع آوری کنم. گام بعدی شناسایی منبع تقاضای واکنشی است. موتورهای بزرگ اغلب یک بار القایی ثابت ایجاد می کنند. ماشین های جوشکاری و محرک های سرعت متغیر می توانند الگوی ناهموارتری ایجاد کنند. ترانسفورماتورها ممکن است توان راکتیو را حتی زمانی که بار متصل شده سبک باشد، جذب کنند. هر موردی پاسخ متفاوتی را می طلبد. یک خازن ثابت می تواند برای بار پایدار با تغییرات محدود مناسب باشد. یک بانک خازن خودکار می تواند با تغییر تقاضا، مراحل را تغییر دهد. هنگامی که بار به سرعت تغییر می کند، مانند جرثقیل ها، بالابرها، پرس ها یا تجهیزات جوشکاری، ممکن است یک سیستم جبران پویا مناسب تر باشد. هارمونیک ها در این مرحله نیاز به توجه دارند. اگر سیستم به دقت بررسی نشود، خازن ها می توانند با تجهیزات تولید کننده هارمونیک تعامل داشته باشند و رزونانس ناخواسته ایجاد کنند. سایت هایی با درایوها، یکسو کننده ها، واحدهای UPS یا بارهای الکترونیکی ممکن است به راکتورهای تنظیم شده یا فیلتر فعال در کنار جبران واکنشی نیاز داشته باشند. نقطه نصب رو هم چک میکنم جبران را می توان در نزدیکی یک موتور بزرگ، در یک تابلو توزیع، یا در پانل اصلی ورودی قرار داد. جبران محلی ممکن است جریان را در یک فیدر خاص کاهش دهد. جبران مرکزی می تواند از نصب گسترده تر پشتیبانی کند. مکان مناسب به الگوی بار، طرح کابل، برنامه عملیاتی و برنامه نگهداری بستگی دارد. یک مثال عملی نشان می دهد که چرا این بررسی اهمیت دارد. یک کارخانه بسته بندی متوسط ​​دارای چندین موتور، کمپرسور هوا و درایوهای با سرعت متغیر بود. تیم کارخانه متوجه شد که تابلوی اصلی جریان بالایی دارد حتی زمانی که توان تولید فعال متوسط ​​بود. قرائت کنتور یک ضریب توان را نشان داد که در طول هر تغییر تولید تغییر می کرد. یک بانک خازن خودکار با راکتورهای تنظیم‌شده پس از اینکه داده‌های سایت هم تغییر تقاضای واکنشی و هم محتوای هارمونیک را نشان داد، در نظر گرفته شد. تیم پروژه از یک خازن ثابت استفاده نکرد. آنها مراحل جبران را با الگوی بار کارخانه مطابقت دادند، تنظیمات حفاظتی موجود را بررسی کردند و تجهیزات را در طول تولید عادی بررسی کردند. پس از نصب، نیروگاه تقاضای واکنشی کمتری را در پانل اصلی ثبت کرد و مقداری ظرفیت الکتریکی را برای تجهیزات برنامه ریزی شده آزاد کرد. نتیجه واقعی به برنامه عملیاتی و شرایط سیستم موجود بستگی داشت. یک پروژه جبران راکتیو ایمن معمولاً این مسیر را دنبال می کند: 1. جمع آوری داده های کیفیت توان در یک دوره عملیاتی مناسب. 2. سوابق صورتحساب آب و برق و هرگونه هزینه ضریب توان را بررسی کنید. 3. موتورها، ترانسفورماتورها، درایوها، جوشکارها و سایر بارهای اصلی را فهرست کنید. 4. قبل از اتصال خازن ها سطوح هارمونیک را بررسی کنید. 5. جبران ثابت، خودکار، پویا یا فیلتر شده را انتخاب کنید. 6. رتبه بندی ولتاژ، جریان، وظیفه سوئیچینگ و دما را تأیید کنید. 7. الزامات حفاظت، جداسازی، تهویه و تخلیه را بررسی کنید. 8. سیستم را در شرایط سبک، معمولی و بار زیاد تست کنید. 9. ضریب توان و تقاضای راکتیو را پس از راه اندازی پیگیری کنید. من ضریب قدرت بالاتر را تنها هدف طراحی نمی دانم. تنظیمی که بیش از حد به ضریب قدرت پیشرو نزدیک است می تواند مشکلات عملیاتی خود را ایجاد کند. سیستم جبران خسارت باید تقاضای واقعی سایت را دنبال کند نه اینکه شبکه برق را به سمت یک عدد ثابت مجبور کند. تعمیر و نگهداری نیز بر عملکرد تأثیر می گذارد. واحدهای خازن قدیمی می‌شوند، کنتاکتورها سایش سوئیچینگ را تجربه می‌کنند، مسیرهای خنک‌کننده گرد و غبار را جمع‌آوری می‌کنند و شرایط هارمونیک می‌تواند با اضافه شدن درایوهای جدید یا ماشین‌های تولیدی تغییر کند. بازرسی دوره ای به آشکارسازی کاهش ظرفیت، گرمای بیش از حد، مراحل ناموفق یا جریان غیرعادی کمک می کند. جبران واکنشی جایگزینی برای اصلاح کابل های اضافه بار، اتصالات ضعیف، فازهای نامتعادل، یا تجهیزات نامناسب نیست. این شرایط نیاز به توجه جداگانه دارد. هنگامی که اندازه گیری، انتخاب تجهیزات، نصب و نگهداری با هم انجام می شود، سیستم شانس بیشتری برای ارائه نتایج پایدار و پشتیبانی از بارهای الکتریکی آینده دارد. برای هرگونه سؤال در مورد محتوای این مقاله، لطفاً با ninghong تماس بگیرید: mr.zhu@leenhooelec.com/WhatsApp 18368757627.

IEEE، 2019، IEEE تمرین توصیه شده برای نظارت بر کیفیت توان الکتریکی کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی، 2014، مجموعه‌های تصحیح ضریب توان ولتاژ پایین Mohan، N، 2012، Power Electronics: Converters، Applications, and Design Arrillaga20، JR، و Schneider Electric, 2020, Electrical Installation Guide: Power Factor Correction ABB, 2021, Power Factor Correction and Harmonic Filtering in Industrial Systems