انواع توان الکتریکی: کلید کارکرد بهینه سیستم های برق
توان الکتریکی، به زبان ساده، آهنگ انتقال انرژی الکتریکی توسط یک مدار در واحد زمان است. واحد استاندارد آن وات (W) است، اما در مقیاس های صنعتی و شبکه ای از کیلووات (kW) و مگاوات (MW) استفاده می شود. شناخت انواع توان الکتریکی (شامل توان فعال، توان راکتیو و توان ظاهری) برای طراحی، مدیریت و بهینه سازی سیستم های الکتریکی، به ویژه در صنعت، حیاتی است.
توان اکتیو (حقیقی، مفید)
توان اکتیو (Active Power) یا توان حقیقی، توانی است که به طور مستقیم صرف انجام کار مفید (تبدیل به انرژی حرارتی، مکانیکی، نوری و غیره) در بار می شود. این همان توانی است که کنتور برق آن را اندازه گیری می کند و بابت آن هزینه پرداخت می شود.
- نماد: Ρ
- واحد: وات (W)، کیلووات (KW)، مگاوات (MW)
- نقش: انجام کار فیزیکی، تولید گرما (مثل هیترها)،حرکت (مثل الکتروموتورها) و نور (مثل لامپ ها).
- محاسبه در مدار تک فاز AC:
P=V×I×cos(ϕ) (که در آن V ولتاژ، I جریان و cos(ϕ) ضریب توان است).
- محاسبه در مدار سه فاز AC:
P=√3×VL×IL×cos(ϕ) (که در آن VL ولتاژ خط و IL جریان خط است).
👇لیست محصولات خازن صنعتی بهنیکو
توان راکتیو (موهومی)
توان راکتیو (Reactive Power) توانی است که بین منبع و بارهای القایی یا خازنی در مدار رفت و برگشت می کند و در عمل کار مفیدی انجام نمی دهد. با این حال، وجود آن برای عملکرد بسیاری از تجهیزات الکتریکی صنعتی مانند موتورهای القایی و ترانسفورماتورها که برای تولید میدان های مغناطیسی به آن نیاز دارند، ضروری است.
- نماد: Q
- واحد: ولت-آمپر راکتیو (VAR)، کیلووار(KVAR)، مگاوار (MVAR)
- نقش: ایجاد و حفظ میدان های الکتریکی (در خازن ها) و مغناطیسی (در سلف ها/موتورها).
- محاسبه در مدار تک فاز AC:
- محاسبه در مدار سه فاز AC:
مشکلات توان راکتیو بالا (ضریب توان پایین):
بارها، به ویژه موتورهای القایی، معمولاً نیاز به مقادیر زیادی توان راکتیو دارند. اگر این توان به مقدار زیاد از شبکه اصلی تأمین شود:
- افزایش جریان خط: برای تأمین توان راکتیو و فعال مورد نیاز، جریان کلی کشیده شده از شبکه افزایش می یابد.
- افزایش تلفات I²R: جریان اضافی باعث گرم شدن بیشتر سیم ها، کابل ها و تجهیزات و در نتیجه افزایش تلفات انرژی می شود.
- کاهش ظرفیت سیستم: جریان بیشتر، تجهیزات توزیع (ترانسفورماتورها، قطعکننده ها و ژنراتورها) را زودتر به ظرفیت نامی می رساند و توان کمتری برای انتقال توان فعال مفید باقی می ماند.
- جریمه های شرکت برق: در بسیاری از مناطق، اگر ضریب توان از حد مشخصی (معمولاً 0.9) کمتر شود، جریمه هایی اعمال می گردد.
توان ظاهری (مختلط)
توان ظاهری (Apparent Power) کل توانی است که از منبع به سمت بار می رود. این توان، مجموع برداری (نه عددی) توان فعال و توان راکتیو است و در واقع بیانگر ظرفیت کلی تجهیزات و شبکه ی توزیع است.
- نماد: S
- واحد: ولت-آمپر (VA)، کیلوولت-آمپر (KVA)، مگاولت-آمپر (MVAR)
- رابطه ریاضی: توان ظاهری، وتر مثلث توان است و از رابطه فیثاغورثی زیر به دست می آید:
- محاسبه در مدار سه فاز AC:
S=√3×VL×IL
- اهمیت:توان ظاهری، مبنای انتخاب و تعیین ظرفیت نامی تجهیزات الکتریکی (مثل ترانسفورماتورها و ژنراتورها) است.
ضریب توان (Power Factor)
ضریب توان(PF=cos(ϕ)) نسبت توان فعال به توان ظاهری است و میزان کارآمدی استفاده از توان الکتریکی را نشان می دهد. این مقدار عددی بین صفر تا یک است و هرچه به یک نزدیک تر باشد، کارایی سیستم بالاتر است.
___________________ =cos(ϕ)=ضریب توان
(S)توان ظاهری
اصلاح ضریب توان یا جبران سازی توان راکتیو، فرایندی است که در آن با افزودن بارهای خازنی (مثل بانک های خازنی) به موازات بارهای سلفی، توان راکتیو مورد نیاز بارها را در محل تأمین می کنند تا جریان کشیده شده از شبکه اصلی کاهش یابد و ضریب توان به نزدیکی واحد برسد. این عمل حیاتی، منجر به کاهش تلفات، آزادسازی ظرفیت شبکه و کاهش هزینه های برق مصرفی می شود.
خلاصه روابط اصلی توان ها در سیستم سه فاز
نتیجه گیری
مدیریت انواع توان الکتریکی، به ویژه کنترل توان راکتیو برای بالا بردن ضریب توان، یک اصل اساسی در بهینه سازی و پایداری شبکه های برق صنعتی است. افزایش ضریب توان به معنای کاهش هدررفت انرژی، جلوگیری از جریمه های مالی و استفاده حداکثری از ظرفیت تجهیزات گران قیمت است.
تماس با بهنیکو برای بهبود کارایی و کاهش هزینه ها:
- آیا هزینه های برق صنعتی شما بالاست؟ برای کاهش مصرف برق با خازن و خازنگذاری و ارتقاء ضریب توان سیستم خود، با کارشناسان بهنیکو مشورت کنید!
- بهترین راهکار برای جبران سازی توان راکتیو چیست؟ جهت استعلام قیمت و خرید خازن ۳ فاز صنعتی و بانک های خازنی هوشمند با ما تماس بگیرید.