اصلاح ضریب توان

jamejameiranian

عضو جدید
اصلاح ضریب توان (به انگلیسی: Power factor correction) (PFC) فرآیند تعدیل ضریب توان از مقادیر کوچکتر از ۱ به مقادیر نزدیک ۱ است. این فرآیند ممکن است در طول انتقال انرژی الکتریکی و در پست‌ها تغییر ولتاژ انجام شود چراکه به این ترتیب راندمان تبدیل ولتاژ بالا می‌رود. این فرآیند همچنین در مراکز مصرف به ویژه واحدهای صنعتی نیز مرسوم است چراکه به این ترتیب گذشته از کاهش هزینه‌ها مربوط به تهیه انرژی الکتریکی هزینه‌های مربوط به انتخاب کابل و تجهیزات تغذیه نیز کاهش می‌یابد.
به طور کلی ضریب توان بالاتر در انتقال و تولید انرژی الکتریکی مناسب‌تر است چراکه در این صورت تلفات مربوط به انتقال و تولید کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های مربوط به تولید و انتقال نیز کاهش می‌یابند.

ضریب توان

نوشتار اصلی: ضریب توان
در یک مدار کاملاً مقاومتی شکل موج جریان و ولتاژ با هم هم‌زمان هستند (یعنی در یک زمان صفر و ماکسیمم می‌شوند). حال اگر در مدار بار راکتیوی مانند خازن یا القاگر وجود داشته باشد انرژی ذخیره شده در این نوع بارها باعث به وجود آمدن اختلاف بین شکل موج ولتاژ و جریان می‌شود. این انرژی ذخیره شده به منبع باز خواهد گشت در حالیکه تأثیر مثبتی در عملکرد بار نخواهد داشت. به این ترتیب 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.
بارهای خطی

بارهای الکتریکی که از جریان متناوب تغذیه می‌کنند از دو نوع توان تغذیه می‌کنند؛ توان اکتیو که کار مفید را انجام می‌دهد یا در واقع به شکل مطلوب انرژی که ممکن است انرژی مکانیکی یا گرمایی باشد تبدیل می‌شود, توان راکتیو که در واقع به علت ذخیره شدن انرژی در بارها راکتیو به وجود می‌آید و در پایان هر سیکل به منبع باز می‌گردد. در واقع ضریب توان همان نسبت بین توان ظاهری و توان واقعی است که عددی بین ۰ و ۱ خواهد بود. وجود توان راکتیو موجب خواهد شد که توان واقعی از توان ظاهری کمتر باشد و به این ترتیب ضریب توان مقداری کمتر از ۱ داشته باشد.
توان راکتیو موجب افزایش یافتن جریان جاری بین منبع و بار می‌شود و به این ترتیب تلفات توان در طول خطوط انتقال و توزیع افزایش خواهد یافت و در نتیجه قیمت تمام شده انرژی الکتریکی تحویلی افزایش خواهد یافت. به همین دلیل شرکت‌های تولید کننده برق از مصرف کننده‌های خود به ویژه مصرف کننده‌های بزرگ می‌خواهند تا با نگه داشتن ضریب توان در محدوده استاندارد (در حدود ۰٫۹) از اتلاف انرژی جلوگیری کنند و در غیر این صورت جریمه خواهند شد. به این ترتیب مصرف کننده‌ها با نصب واحدهای اصلاح کننده ضریب توان در واحدهای مسکونی, تجاری و به ویژه صنعتی از پداخت جریمه‌های اضافه جلوگیری می‌کنند.
برای مهندسین برقی که با تولید, توزیع, انتقال و مصرف انرژی الکتریکی درگیر هستند ضریب توان بارهای مختلف از اهمیت بالای برخوردار است چراکه این ضریب توان می‌تواند موجب ایجاد هزینه‌های اضافی برای صنایع تولید برق و مصرف کننده‌ها شود. ضریب توان پایین‌تر همچنین هزینه‌های اجرای طرح‌های انتقال را نیز افزایش می‌دهد چراکه با کاهش ضریب توان نیاز به نصب تجهیزاتی مانند سوئیچ‌ها, مدار شکن‌ها, ترانسفورماتورها و ... با ظرفیتی بالاتر از ظرفیت معمول را خواهد بود و ظرفیت در سیم‌کشی خطوط انتقال نیز باید افزایش یابد.
هدف از اصلاح ضریب توان نزدیک کردن ضریب توان یک مدار AC به ۱, با استفاده از تغذیه بارهای راکتیو مخالف بار موجود است. این کار معمولاً به وسیله تغذیه میزان مشخصی خازن یا القاگر انجام می‌گیرد. برای مثال اثر القایی یک موتور را می‌توان به وسیله وصل خازن در محل نصب بار خنثی کرد. برخی اوقات که خصوصیا شبکه به حالت خازنی تمایل دارد (مانند خطوط کابلی) از القاگرها (که در این کاربرد به آنها راکتور گفته می‌شود) برای خنثی سازی اثر خازنی شبکه استفاده می‌شود؛ این کار عموماً در پست‌های تغییر ولتاژ صورت می‌گیرد.
به جای استفاده از خازن و برای ایجاد اثر خازنی می‌توان از یک موتور سنکرون در حالت پر تحریک نیز استفاده کرد. در این حالت میزان توان راکتیو تولیدی در موتور سنکرون وابسته به میزان جریان تحریک آن خواهد بود. مزیت استفاده از چنین بارهایی امکان تغییر میزان توان خازنی خروجی با توجه به میزان جریان تحریک است.
بارهای غیر خطی

بارهای غیر خطی در مدارهای AC موجب به وجود آمدن جریان‌های هارمونیک در کنار جریان اصلی AC می‌شوند. در این حالت اضافه کردن بارهای خطی مانند خازن یا القاگر نیز نمی‌تواند تاثیر این بارها را خنثی کند بنابراین باید از روش‌های دیگری مانند استفاده ازفیل تر یا استفاده از سیستم‌های اصلاح ضریب توان فعال برای صاف کردن اثر این بارها در جریان اصلی بهره جست.
منابع تغذیه سویچینگ

یک منبع تغذیه سویچینگ از یک پل یکسوساز یا مداری مشابه برای یکسو کردن خروجی استفاده می‌کند. ولتاژ خروجی منبع از همان خروجی DC یکسوساز گرفته می‌شود. مشکلی که در اینجا به وجود می‌آید این است که یکسوساز یک وسیله غیر خطی است و بنابراین ورودی آن غیر خطی خواهد بود.
برای خنثی کردن اثرات هارمونیکی یک بار غیر خطی دیگر نمی‌توان از بارهای خطی مانند خازن یا القاگر استفاده کرد. ساده‌ترین راه برای خنثی کردن اثر جریان هارمونیکی استفاده از فیل ترهاست. می‌توان فیل تریی طراحی کرد که تنها جریان را با فرکانس خاصی (برای مثال ۵۰ یا ۶۰ هرتز) عیور دهد. در صورت استفاده از چنین فیل ترهایی بارهای غیرخطی نیز مانند بارهای خطی در مدار عمل می‌کنند و پس از آن برای اصلاح ضریب توان می‌توان از بارهای خطی استفاده کرد. اما این فیل ترها دارای محدودیت‌هایی نیز هستند برای مثال می‌توان به نیاز آنها به واسطه‌های جریان بالا, پر حجم بودن آنها و پر هزینه بودن آنها اشاره کرد.
همچنین برای خنثی کردن اثر بارهای غیر خطی می‌توان از روش اصلاح ضریب توان فعال نیز استفاده کرد.
اصلاح ضریب توان غیر فعال

این روش یک روش ساده برای اصلاح ضریب توان در بارهای خطی است که معمولاً با استفاده از بانک‌های خازنی صورت می‌گیرد. اما این روش به اندازه اصلاح ضریب توان فعال موثر نیست. گرچه این روش به دلیل سادگی و کم هزینگی آن در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما در این روش وارد و خارج کردن خازن‌ها از مدار موجب به وجود آمدن جریان‌های هارمونیکی می‌شوند و این عیب یکی از دلایلی است که تمایل برای استفاده از موتورهای سنکرون یا اصلاح ضریب توان فعال هنوز وجود دارد.
اصلاح ضریب توان فعال

اصلاح ضریب توان فعال (active PFC) یک سیستم الکترونیک قدرت است که میزان جریان کشیده شده توسط هر بار را به منظور نزدیک کردن هرچه بیشتر ضریب توان به یک کنترل می‌کند. در بیشتر موارد سیستم اصلاح ضریب توان فعال اینگونه عمل می‌کند که با کنترل جریان ورودی شکل موج جریان را هر چه بیشتر به شکل موج ولتاژ نزدیک می‌کند. اصلاح ضریب توان فعال می‌تواند به صورت یک طبقه یا چند طبق عمل کند این سیستم همچنین بسیار موثر بوده و می‌تواند با اصلاح ضریب توان ضریب توانی در حدود ۰٫۹۹ ایجاد کند.
 

setare.kavir19

عضو جدید
اگه ممکنه بیشتر از سسیستم الکترونیکی ضریب توان فعال توضیح بدین.ممنون
 

jamejameiranian

عضو جدید
اگه ممکنه بیشتر از سسیستم الکترونیکی ضریب توان فعال توضیح بدین.ممنون
ببینیدبطور ساده اصلاح ضریب توان یعنی نزدیک کردن اختلاف فاز به صفر،که این اختلاف فاز بیشتر بر اثر سلفها و راکتور ها (موتورها و ترانسها)بوجود میاد و برای کم کردن این اختلاف باید یه چیزی قرار بدن که با سلف وسیم پیچ مخالفت کنه وبهترین عمل استفاده از خازن هست(البته از روشهایی دیگه مثل استفاده از موتورهای سنکرون بی بار در حالت فوق سنکرون هم وجود داره)و این به الکترونیک زیاد مربوط نمیشه البته من کاربرد الکترونیک قدرت تو این ضمینه رو انکارنمیکنم ...
 
  • Like
واکنش ها: sh85

venus4164

عضو جدید
اگه ممکنه بیشتر از سسیستم الکترونیکی ضریب توان فعال توضیح بدین.ممنون
در یک مدار کاملاً مقاومتی شکل موج جریان و ولتاژ با هم هم‌زمان هستند (یعنی در یک زمان صفر و ماکسیمم می‌شوند). حال اگر در مدار بار راکتیوی مانند خازن یا القاگر وجود داشته باشد انرژی ذخیره شده در این نوع بارها باعث به وجود آمدن اختلاف بین شکل موج ولتاژ و جریان می‌شود. این انرژی ذخیره شده به منبع باز خواهد گشت در حالیکه تأثیر مثبتی در عملکرد بار نخواهد داشت. به این ترتیب 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.
مدارهایی که شامل مصرف‌کننده‌های کاملاً مقاومتی هستند (مانند لامپ‌های رشته‌ای, بخاری‌های برقی, اجاق‌های برقی و ...) ضریب توانی برابر 1 دارند در حالی که در مدارهایی که دارای بارهای راکتیو هستند (مانند خازن‌ها, موتورها, ترانسفورماتورها و...) ضریب توان کمتر از یک است. ضریب توان صفر در یک مدار بدین معناست که تمام بار مدار به صورت راکتیو است و در هر سیکل انرژی ذخیره شده در بار به منبع باز می‌گردد در حالیکه زمانیکه ضریب توان 1 است تمام انرژی فرستاده شده به وسیله منبع در بار مصرف می‌شود. ضریب توان یک بار با توجه به جهت زاویه بین جریان و ولتاژ می‌تواند پیش‌فاز یا پس‌فاز باشد. برای نشان دادن جهت این زاویه از علامت منفی یا مثبت نیز استفاده می‌شود.
در بارهای القایی مانند موتورهای الکتریکی یا ترانسفورماتورها شکل موج جریان عقب‌تر از ولتاژ است در حالی که این مورد در بارهای خازنی مانند بانک‌های خازنی یا کابل‌های‌زیر زمینی درست برعکس است به این ترتیب که شکل موج جریان از شکل موج ولتاژ جلوتر است. با این حال هر دو نوع این بارها انرژی را در خود ذخیره می‌کنند با این تفاوت که در بارهای القایی انرژی به صورت میدان مغناطیسی و در بارهای خازنی انرژی به صورت میدان الکترواستاتیکی ذخیره می‌شود.
اهمیت میزان ضریب توان در یک مدار به هزینه‌های مربوط به آن بازمی‌گردد. در بسیاری از کشورها مصرف کننده‌هاییکه میزان ضریب توان آنها از میزان استاندارد (این استاندارد برای بیشتر مصرف‌کننده‌ها مقداری بین 0.9 تا 0.95 است) کمتر باشد جریمه می‌شوند. همچنین در مدارهای پر مصرف ضریب توان پایین موجب افزایش جریان در هادی‌ها شده و هزینه‌های مربوط به انتخاب هادی را افزایش می‌دهد این جریان اضافی موجب کاهش طول عمر تجهیزات تامین کننده و توزیع کننده انرژی الکتریکی نیز می‌شود.
توان AC جاری در یک مصرف‌کننده سه بعد دارد:
  • 1) توان واقعی: که با P نمایش داده می‌شود و واحد آن وات (Watt) است.
  • 2) توان ظاهری: که با S نمایش داده می‌شود و واحد آن ولت آمپر (Volt-Ampere) است.
  • 3) توان راکتیو: که با Q نمایش داده می‌شود و واحد آن ولت آمپر راکتیو (reactive volt-ampere) است
 

eng-mehdi

عضو جدید
حفاظت از محيط زيست با استفاده از سيستم هاي اصلاح ضريب توان

حفاظت از محيط زيست با استفاده از سيستم هاي اصلاح ضريب توان

بسمه تعالي
با سلام
اين يك بررسي و تحقيق كه توسط توليد كننده هاي خازن هاي قدرت موسسه توليد كننده هاي تجهيزات الكتريكي المان تهيه شده،كيس خوبي براي بررسي در ايران هم هست،تقريبا ميشه گفت تاسيساتي چون اصلاح ضريت توان در تاسيسات ارزش خودشو داره خلاصه بحث جالبيه.
 

پیوست ها

  • CO2-En.pdf
    177 کیلوبایت · بازدیدها: 0
  • Like
واکنش ها: sh85

darvish.m

کاربر فعال تالار موبایل,
ببنيد كلا اداره برق براي محاسبه توان مصرفي صنعتي يك پول برق ديماند از شما مي گيرد، يك پول انرژي مصرفي و يك پول راكتيو
ديماند داستان خودش را دارد، اگر تا 90 درصد ديماندي كه خريديد را مصرف كرديد پول همان 90 درصد را مي گيرد و اگر بيش از 90 درصد مصرف كرديد پول ديماند را كامل مي گيرد، انرژي اكتيو و مصرفي هم كه كنتور انرژي اكتيو هر چقدر نشان داد بر اساس تعرفه پول مي گيرد!
حالا شما يك كارخانه دار هستيد و فيش برقي را كه ملاحظه مي كنيد، يك پول هنگفتي بابت زيان انرژي راكتيو مي بينيد؟! چاره چيست.؟!
اگر ضريب توان شبكه برق شما زير 0.9 باشد انرژي راكتيو داريد و بر اساس فرمول ضريب زيان كه 0.9 تقسيم بر CosQ منهاي يك بدست ميايد بايد هزينه بديد.
براي اصلاح اين ضريب قدرت CosQ شما بايد خازن بگذاريد ميزان خازني كه بايد بگزاريد هم از فرمول زير بدست مياد:

Q=Px(TanQ1-TanQ2 كه تانژانت Q1 در واقع از CosQ قبل از اصلاح قدرت بدست مياد و تانژانت Q2 از CosQ بعد از اصلاح كه معمولا 0.9 را مي گيرند بدست مياد و ميزان راكتيو بدست مياد حالا بايد برويد و خازن بخريد خازن هم بر اساس رنجهايي كه دارد ترجيحا سعي مي كنند خورد كنند و وارد مدار كنند مثلا اگر راكتيو شد 50 بهتر است دو تا 20 و يك 10 باشد تا يهو يه خازن 50KVAR خريداري شود حالا اينا بحث تخصصي تر نياز دارد اگر كسي مشتاق بود در خدمتيم
 
بالا