اصلاح ضریب توان یا PFC روشی برای تعدیل ضریب توان و نزدیک نمودن آن به عدد یک می باشد. این کار با روش های گوناگونی انجام می شود اما سادده ترین و کم هزینه ترین روش استفاده از خارن های با مقدار ثابت و به صورت پله ای می باشد. در این نوشته قصد داریم تا روش های محاسبه میزان خازن مورد نیاز برای تصحیح ضریب توان را بررسی کنیم.
پاور فکتور و توان راکتیو
وجود بار های سلفی و یا خازنی در مدار های AC باعث جابجایی شکل موج جریان می شود. یعنی ممکن است شکل موج جریان نسبت به شکل موج ولتاژ جلوتر یا عقب تر باشد. نسبت به تغییرات شکل موج جریان از عبارت های پیشفاز و یا پسفاز استفاده می کنیم، یعنی مرجع اصلی خود را شکل موج جریان در نظر گرفته و سپس به شکل موج ولتاژ نگاه می کنیم که جلوتر و یا عقب تر است. از آنجایی که در مدار الکتریکی توان = ولتاژ * جریان این اختلاف فاز می تواند باعث ایجاد یک توان اضافی در مدار شود که ما آن را به نام توان راکتیو می شناسیم. توان راکتیو برای ما سودی ندارد و صرفا باعث اشغال فضای عبور جریان شده و در هنگام تبدیل انرژی الکتریکی هیچ فایده ای ندارد.
در بیشتر صنایع موتور های القایی به دلیل کارایی بالا و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار مورد استفاده هستند. ساختار موتور القایی به گونه ای است که با استفاده از سیم پیچ های استاتور در داخل روتور شروع به القای جریان الکتریکی می کند و بر اساس قانون لنز، روتور شروع به مخالفت با جریان به وجود آورنده خود کرده و چون جریان به وجود آورنده در استاتور در حال چرخش است، روتور هم شروع به چرخش می کند. در اینجا هر فاز دارای یک سیم پیچ با هسته آهنی است که در مدار AC دقیقا مانند سلف عمل می کند. در نتیجه وجود موتور های القایی می تواند باعث جابجایی شکل موج جریان شده و برای ما توان راکتیو ایجاد کند. وجود بار های سلفی باعث پسفاز شدن شکل موج ها می شود پس ما اگر بتوانیم در شبکه خودمان خازن قرار دهیم تا شکل موج پیشفاز شود، می توانیم اثر بار های سلفی در شبکه را خنثی کنیم. در اینجا ما اصطلاحا بار های سلفی را تولید کننده راکتیو و بار های خازنی را مصرف کننده راکتیو می دانیم و برای اطلاع از وضعیت شبکه مقدار عددی به نام ضریب توان یا پاور فکتور را تعریف می کنیم. هر چه این عدد به یک نزدیک تر باشد یعنی توان راکتیو در شبکه کمتر است.
محاسبات ضریب توان و خازن
اگر مقدار توان اکتیو در شبکه را با P، مقدار توان راکتیو در شبکه را با Q و توان ظاهری (بر حسب KVA) را با S نشان دهیم ، فرمول زیر مقدار ضریب توان یا پاور فکتور خواهد بود:
مقدار ایده آل برای ضریب توان عدد یک می باشد و ما سعی می کنیم ضریب توان را به عدد یک نزدیک کنیم. ضریب توان یک نشان دهنده میزان توان راکتیو صفر در مدار است. برای این کار باید ابتدا در نظر بگیریم که بار های ما سلفی هستن و یا خازنی، در صورتی که عمده بار های ما سلفی باشند می توانیم با قرار دادن خازن در مدار ضریب توان را تغییر دهیم ولی در صورتی که بار های ما بیشتر خازنی بودند نیاز به سلف برای خنثی سازی داریم. البته معمولا بار های مورد استفاده در صنایع سلفی هستند و ما نیاز به خازن داریم و بار های خازنی بیشتر مربوط به شبکه های انتقال می باشند. برای محاسبه میزان خازن مورد نیاز ابتدا شما باید توان اکتیو مصرفی و ضریب توان فعلی را بدانید. این مشخصات را می توانید از طریق قبض برق و یا با استفاده از دستگاه های پاورمتر به دست آورید. شما باید ضریب توان هدف را هم بدانید که معمولا 0.9 است چون این مقدار از جریمه های شبکه جلوگیری می کند. البته که ضریب توان ایده آل 1 می باشد اما رسیدن به این ضریب توان می تواند هزینه های خازن گذاری را بسیار افزایش دهد. با استفاده از کسینوس معکوس به شکل زیر می توانید از ضریب توان ها زوایای مورد نظر خود را پیدا کنید. دقت کنید زاویه یک مربوط به ضریب توان فعلی و زاویه دوم مربوط به ضریب توان هدف می باشد.
حال که زوایا را به دست آوردید می توانید با استفاده از فرمول زیر مقدار خازن مورد نیاز را محاسبه کنید:
حال مقدار خازن را بر حسب KVar به دست آورده اید اما دقت کنید که بار های سلفی همواره در حال تغییر هستند و ممکن است این مقدار هم تغییر کند.
ماشین حساب محاسبه خازن
یک روش ساده تر استفاده از ماشین حساب محاسبه خازن مورد نیاز در وبسایت اوج نیرو می باشد. شما به راحتی می توانید با داشتن مقادیر توان اکتیو، ضریب توان فعلی و ضریب توان مورد نیاز یا هدف مقدار خازن مورد نیاز خود را محاسبه کنید. در نظر بگیرید استفاده از مقدار زیادی خازن در مدار که بیش از خازن مورد نیاز باشد می تواند بار شبکه شما را خازنی کرده و باعث جریمه از طرف شبکه شود. با استفاده از ماشین حساب محاسبه خازن می توانید در ضریب توان های مختلف مقدار خازن مورد نیاز خود را محاسبه کنید برای مثال اگر در بار های مصرفی تغییر ایجاد می شود شما نیاز به مقادیر متفاوتی از خازن دارید. معمولا هنگام راه اندازی موتور های القایی مقدار ضریب توان پایینی دارند که تاثیرات بدی روی شبکه دارد ولی هنگام کارکرد عادی موتور های القایی با مقادیر معقولی از خازن ها می توان ضریب شبکه را اصلاح کرد. برای دسترسی به ماشین حساب محاسبه خازن می توانید از صفحه زیر استفاده کنید.
در نهایت محاسبه خازن مورد نیاز برای صنایع یک فعالیت جدی و نیازمند تجریه و دانش بالا می باشد و در صورتی که برای خازن گذاری نیازمند مشاوره بودید می توانید از مشاوره های رایگان گروه فنی مهندسی اوج نیرو استفاده کنید.
