محاسبه ظرفیت بانک خازنی

برای محاسبه ظرفیت خازن در انتهای این پست یک برنامه با استفاده از نرم افزار اکسل نوشته شده است که با استفاده از آن به راحتی می توانید؛

محاسبات بانک خازنی در سطح فشار ضعیف، شرایط هارمونیک در حضور خازن و پارامترهای خازن های فشار متوسط را محاسبه نمایید همچنین برای مطالعه  دقیقتر از کتاب اصلاح ضریب توان استفاده فرمایید

چگونگی محاسبه خازن جبرانساز براساس قبض برق

نحوه کار با این برنامه بسیار ساده و مشخص است، شما کافیست مقادیر موجود در قبض برق را وارد نمایید و در نهایت تمام آنچه که برای یک بانک خازنی نیاز دارید را دریافت خواهید کرد.

محاسبه خازن برای قبض برق با استفاده از معادلات

این روش نسبتا راحت است و با دقت خوبی می توان خازن را از صورت حساب ماهانه برق محاسبه کرد البته در صورت وقوع نوسانات فصلی مسلما باید از صورت حساب زمان پرباری کارخانه استفاده نمایید.

البته در صورت محاسبه جداگانه تعرفه های روز و شب، برای محاسبه نهایی از اطلاعات روز استفاده می شود. می توان چنین در نظر گرفت که توان خازن برای پوشش جریان راکتیو شب کافی می باشد.

تعرفه های قیمت انرژی

در محاسبه قیمت انرژی؛ حداکثر مصرف انرژی اکتیو و انرژی راکتیو به صورت مجزا در نظر گرفته می شوند.

در بیشتر قراردادها حداکثر مصرف راکتیو برابر %۵۰ مصرف اکتیو در نظر گرفته شده است. مصرف راکتیو در صورتی مشمول هزینه می گردد که بیش از %۵۰ مصرف اکتیو باشد که این مصرف متناظر با ضریب توان ۰٫۹ است بنابراین توصیه می شود برای محاسبه عدد بالاتری مانند ۰٫۹۲ محاسبات را لحاظ نماییک تا توان رزرو خازنی داشته باشیم.

در زیر چند نمونه بانک خازنی HV و LV اتوماتیک مشاهده میفرمایید

مثال ۱:

اطلاعات از صورت حساب برداشته شده بشرح زیر است، توان خازن مورد نیاز را بدست آورید:

• حداکثر مصرف = ۹۹ کیلووات
• انرژی اکتیو مصرف شده = ۱۷۸۲۰ کیلووات
• انرژی راکتیو مصرف شده = ۱۹۸۴۰ کیلووار ساعت

حل مثال ۱

ابتدا تانژانت فی را بدست می آوریم؛

TANQ = اکتیو/راکتیو

TANQ = 19840/17850 = 1.11

با توجه به جدول ضرایب (دانلود جدول ضرایب با کیفیت بالا در انتهای پست) عدد ۰٫۶۸ به دست می آید و توان خازنی مورد نیاز به صورت زیر محاسبه می شود؛

KW*0.68=67.32KVAR

مثال ۲:

اطلاعات یک کارگاه به صورت زیر می باشد قدرت خازن مورد نیاز را در حالت ستاره و مثلث محاسبه نمایید:

• توان : ۲۲۰Kw
• ولتاژ : ۴۴۰v
• فرکانس : ۵۰Hz
• ضریب توان فعلی : ۰٫۷
• ضریب توان مطلوب : ۰٫۹

Cos Q1 = 0.7 – tan Q1= 1.02

Cos Q2 = 0.9 – tan Q2 = 0.48

QC = P*(tan Q1– tan Q2)

۲۲۰*۱۰۰۰*(۱٫۰۲ – ۰٫۴۸) = ۱۱۸٫۸Kvar

حل مثال ۲:

در حالت ستاره داریم:

VC=VL/1.73=440/1.73=254V C-Star=QC/ (VL) 2*2*3.14*F

C-Star =118.8*1000/ (440)2*2*3.14*50=1954

در حالت مثلث داریم:

VC=VL=440V

C-Delta=QC/3*(VL) 2*2*3.14*F

C-Delta =118.8*1000/3*(440)2*2*3.14*50=651

مثال ۳:

مشخصات پلاک موتور تک فازی به شرح زیر است، این موتور باید تا ۰٫۹۵ جبران شود قدرت خازن را بدست آورید:

۱٫۴kw 220v 12A CosQ=0.78

حل مثال ۳:

P=U*I* CosQ =220*12*0.78=2.06

COSQ1=0.78 TANQ1=0.8026

COSQ2=0.95 TANQ2=0.3288

QC=P*(TANQ1-TANQ2) =2.06*(0.8026-0.3288) =0.976KVAR

مثال ۴:

مشخصات یک موتور سه فاز به شرح زیر است، این موتور باید تا CosQ=0.95 جبران شود مطلوب است محاسبه ظرفیت خازن ها در اتصال مثلث:

۲۲KW 220/380 78/45A COSQ=0.84

حل مثال ۴:

P=1.73*U*I*COSQ=1.73*380*45*0.84=24.9KW

COSQ1=0.84 TANQ1=0.646

COSQ2=0.95 TANQ2=0.3288

QC=P*(TANQ1-TANQ2) =24.9(0.646-0.3288) =7.9KVAR

CDELTA=QC/3*(VL) 2*2*3.14*F=58

مثال ۵:

خازن سه فاز با قدرت Qc=200KVAR مفروض است. در صورتیکه ولتاژ خازنUV=15KV باشد مطلوب است محاسبه ظرفیت و جریان خازن:

حل مثال ۵:

C-Delta=200000/3*152*314=0.94

IL=200/15*1.73=7.7A

IC=IL/1.73=7.7/1.73=4.44A

مثال ۶:

یک ترانسفورماتور سه فاز به قدرت KVA75 دارای ولتاژ ثانویه ۵۰۰ ولت است و در CosQ = 0.7 با بار کامل کار می کند. از آنجا که به توان بیشتری نیاز است باید بررسی شود در صورتی که ضریب توان برابر یک شود چه مقدار دیگر توان اکتیو نیاز داریم و قدرت خازن چه مقدار است؟

حل مثال ۶

P=PS*CosQ=75*0.7=52.5KW

توان اضافه شده در CosQ =1برابر می شود با:

۲۲٫۵=۵۲٫۲ – ۷۵

CosQ =0.7 TanQ =1.02

Q=P*TanQ=52.5*1.02=53.5KVAR قدرت خازن

مثال ۷:

توان اکتیو مصرف کننده ایی Kw80 و ضریب قدرت آن ۰٫۷ می باشد، می خواهیم ضریب توان را به ۰٫۹۵ برسانیم. قدرت خازن مورد نیاز را با توجه به جدول بدست آورید.

حل مثال ۷:

با توجه به جدول برای cosQ1=0.7 و CosQ2=0.95 ضریب F=0.69 بدست می آید بنابراین:

QC=P*F=80*0.69=55.2KVAR

تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها

در صورت داشتن منحنی تغییرات توان اکتیو بر حسب زمان، با استفاده از شیب منحنی می توان ظرفیت اولین پله را تعیین کرد.

و در صورت نداشتن منحنی، می توان از دو قانون زیر استفاده کرد:

الف) در صورتی که لازم باشد رگولاتور به ۵% تغییرات بار پاسخ دهد پله اول را ۵% ظرفیت کل تابلو انتخاب می نماییم.

به عنوان مثال؛ در یک بانک ۲۰۰ کیلووار، پله اول ۱۰ کیلووار باری با ضریب توان ذاتی ۰٫۷ را جبران می کند. یعنی؛ به ازای هر ۱۵ کیلووات تغییر در بار، یک پله وارد یا خارج می شود (ضریب توان مطلوب ۰٫۹۵ فرض شده است).

ب) در صورت عدم نیاز به تنظیم دقیق یا تغییرات بزرگ بار، برای آنکه رگولاتور به ۱۰% تغییرات بار پاسخ دهد لازم است پله اول ۱۰% ظرفیت کل را اختیار نماید. بدین معنی که در شرایطی مانند حالت (الف) به ازای هر ۳۰ کیلووات تغییر در میزان توان، ۲۰ کیلووار به مدار وارد یا خارج گردد.

آرایش پله ها

شرایط قانون (الف) را در نظر می گیریم؛ پله اول برابر ۱۰ کیلووار می باشد برای رسیدن به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار به ۲۰ عدد پله ۱۰ کیلوواری نیاز داریم که این عدد زیاد است و درنهایت سبب افزایش قیمت تمام شده بانک خازنی می گردد. روش دیگر استفاده از توالی ……..۱:۲:۲:۲ می باشد در این صورت تعداد پله ها به ۱۰ عدد کاهش می یابد ولی نمی توانیم به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار برسیم تنها راه حل؛ نصب یک پله ثابت ۲۰ کیلوواری است که این نیز روش مناسبی نمی باشد.

محدودیتی که مشاهده شد سبب انگیزه برای ایجاد دیگر آرایش ها و توالی های پله خازنی شد و آرایش هایی مانند ……۱:۲:۲:۴:۸ و…….۱:۲:۴:۸:۸:۸ به وجود آمد. اخیرا رگولاتور هایی طراحی شده اند که می توانند آرایش ۱:۲:۴:۸:۱۶:۳۲:۶۴ را پشتیبانی نمایند که با استفاده از چنین رگولاتور هایی می توان بانکی به ظرفیت ۱۲۷۰ کیلووار با پله اول ۱۰ کیلووار ایجاد نمود.

گزینش تجهیزات جانبی خازن

خازن بر خلاف دیگر تجهیزات برقی همیشه تحت اضافه بار است. بر این اساس در استاندارد تعیین شده است که خازن ها باید حداقل ۳۵% اضافه جریان را به صورت دائمی تحمل نمایند با توجه به این موضوع (اضافه بار همیشگی) و اینکه جریان خازن از فیوز، شین و کنتاکتور عبور می کند لازم است تمامی تجهیزات خازن بر اساس ۳۰% اضافه جریان انتخاب گردند.

به عنوان مثال برای انتخاب کنتاکتور و فیوز برای یک پله ۱۲٫۵ کیلوواری به صورت زیر عمل می نماییم:

ابتدا جریان نامی خازن را با فرمول زیر بدست می آوریم

Ic=QC/1.73*UV

Ic=12500/1.73*400=18A

بدین ترتیب جریان معیار طراحی بدین صورت بدست می آید؛

IL=1.3*IC

IL=1.3*18=23.4

بنابراین کنتاکتور، سیم و فیوز مناسب باید جریان نامی آن برابر یا بیشتر از ۲۳٫۴ آمپر باشد.

دانلود برنامه محاسبه ظرفیت خازن بر اساس قبض برق 

دانلود جدول ضرایب

دانلود کتاب اصلاح ضریب توان