طراحی بانک خازنی برای کارخانه های دارای اینورتر و VFD
در دنیای صنعت امروز، استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برای کنترل دور موتورها به یک استاندارد تبدیل شده است. اما یک چالش بزرگ وجود دارد: طراحی بانک خازنی برای اینورتر با روش های سنتی اصلاح ضریب توان کاملاً متفاوت است. اگر سیستم اصلاح ضریب توان (PFC) شما بدون در نظر گرفتن ماهیت VFD ها طراحی شود، نه تنها قبض برق شما کاهش نمی یابد، بلکه خطر انفجار خازن ها و آسیب به تجهیزات حساس نیز وجود دارد.
چرا VFD ها با بانک های خازنی معمولی سازگار نیستند؟
اینورترها بارهای غیرخطی محسوب می شوند. آن ها جریان را به صورت سینوسی کامل مصرف نمی کنند، بلکه باعث ایجاد هارمونیک های جریان (به ویژه مرتبه ۵ و ۷) در شبکه می شوند.
وقتی یک بانک خازنی معمولی (بدون فیلتر) را به شبکه ای که دارای VFD است متصل می کنید، خازن به دلیل امپدانس کم در فرکانس های بالا، مانند یک آهنربا هارمونیک ها را به سمت خود جذب می کند. این اتفاق منجر به داغ شدن بیش از حد، باد کردن و در نهایت سوختن و انفجار خازن می شود. همچنین پدیده ای به نام رزونانس رخ می دهد که می تواند ولتاژ شبکه را تا سطوح خطرناکی بالا ببرد.
👇 مجموعه خازن های صنعتی که باعث کاهش مصرف برق مجموعه شما می شود:
گام های اساسی در طراحی بانک خازنی برای کارخانه های دارای VFD
برای یک طراحی موفق، نباید صرفاً به پلاک الکتروموتورها اکتفا کرد. مراحل زیر الزامی است:
- آنالیز شبکه و اندازه گیری THD: پیش از هر چیز، باید میزان کل اعوجاج هارمونیکی (THD) ولتاژ و جریان توسط پاور آنالایزر اندازه گیری شود.
- محاسبه ظرفیت خازن برای کارخانه: در سیستم های دارای VFD، ضریب توان جابجایی (Displacement Power Factor) معمولاً بالا است (نزدیک ۰.۹۵)، اما ضریب توان کل به دلیل هارمونیک ها پایین است. بنابراین باید ظرفیت خازنی دقیقاً بر اساس نیاز واقعی راکتیو محاسبه شود تا از اضافه جبران سازی (Over-compensation) جلوگیری شود.
- تعیین نوع آرایش: آیا می خواهید اصلاح ضریب توان را در ورودی اصلی کارخانه انجام دهید (مرکز) یا برای هر درایو بزرگ یک پله خازنی مجزا در نظر بگیرید؟
🟢 جریمه های سنگین برق را متوقف کنید!
اگر درایوهای VFD باعث اختلال در سیستم برق کارخانه شما شده اند، مجموعه بهنیکو در کنار شماست. ما با آنالیز دقیق هارمونیک های شبکه، تخصصی ترین راهکارها را برای حذف توان راکتیو و نصب بانک خازنی آنتی رزونانس ارائه می دهیم تا علاوه بر کاهش هزینه ها، سلامت تجهیزات حساس شما تضمین شود.
نقش حیاتی راکتورهای حذف هارمونیک (Detuned Reactors)
در کارخانه های مدرن، عبارت بانک خازنی و VFD بدون وجود "راکتور" معنایی ندارد. فیلتر هارمونیک برای بانک خازنی VFD یا همان راکتور آنتیرزونانس، سلفی است که با خازن سری می شود.
- وظیفه راکتور: این قطعه باعث می شود امپدانس شاخه خازنی در فرکانس های هارمونیکی بالا برود. در نتیجه خازن دیگر هارمونیک ها را جذب نمیکند و از رزونانس جلوگیری می شود.
- انتخاب ضریب p: معمولاً از راکتورهای ۷٪ (برای فرکانس رزونانس ۱۸۹ هرتز) یا ۱۴٪ استفاده می شود. انتخاب نادرست این عدد می تواند وضعیت هارمونیک ها را بدتر کند.
انتخاب اجزای تابلو برق و نکات اجرایی
برای طراحی بانک خازنی با فیلتر هارمونیک، قطعات جانبی نیز باید ارتقا یابند:
- کنتاکتورها: به دلیل حضور راکتور، جریان هجومی تغییر می کند. استفاده از کنتاکتورهای خازنی با کیفیت یا سوئیچ های تریستوری (Static Switches) برای بارهای با تغییرات سریع الزامی است.
- تهویه: راکتورها تلفات حرارتی بالایی دارند. تابلوی بانک خازنی باید دارای سیستم تهویه هوشمند و فن های مکنده قوی باشد تا عمر خازن ها به دلیل گرما کاهش نیابد.
🟢 تأمین بی واسطه تجهیزات باکیفیت از بهنیکو
برای مقابله با اثرات مخرب اینورترها، انتخاب قطعه صحیح نیمی از راه است. برای خرید خازن صنعتی با ولتاژهای ارتقا یافته (۴۴۰ و ۴۸۰ ولت) و برندهای معتبر، همین حالا با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید و از ضمانت اصالت و مشاوره رایگان انتخاب محصول بهره مند شوید. 09901680274 - 09905261572
اشتباهات رایج در اصلاح ضریب توان واحدهای دارای درایو
- استفاده از خازن های با ولتاژ پایین: در سیستم های دارای راکتور، ولتاژ دو سر خازن افزایش می یابد. مثلاً در شبکه ۴۰۰ ولت، حتماً باید از خازن های ۴۴۰ یا ۴۸۰ ولت استفاده کرد.
- تنظیمات غلط رگولاتور: رگولاتور خازنی باید هوشمند باشد و بتواند در حضور هارمونیک، مقدار واقعی cos φ را تشخیص دهد.
سوالات متداول (FAQ)
۱. آیا نصب خازن در ورودی اینورتر باعث کاهش مصرف برق می شود؟
خیر، VFD ها خودشان مجهز به بانک خازنی داخلی (DC Bus) هستند و ضریب توان جابجایی خوبی دارند. نصب خازن اضافه بدون راکتور نهتنها برق را کم نمی کند، بلکه به دلیل ایجاد رزونانس ممکن است باعث سوختن درایو شود.
۲. چرا پس از نصب VFD، خازن های کارخانه سریعاً باد کرده یا می ترکند؟
دلیل اصلی این اتفاق، جذب جریان های هارمونیکی توسط خازن است. خازن های معمولی برای فرکانس ۵۰ هرتز طراحی شده اند، در حالی که هارمونیک های VFD فرکانس های ۲۵۰ هرتز و بالاتر دارند که باعث داغ شدن شدید خازن می شود.
۳. بهترین ظرفیت راکتور حذف هارمونیک چقدر است؟
رایج ترین نرخ در صنعت ایران راکتور ۷٪ است که برای حذف هارمونیک های مرتبه ۵ به بالا (فرکانس رزونانس زیر ۲۵۰ هرتز) طراحی شده است. اگر هارمونیک مرتبه ۳ (ناشی از بارهای تک فاز زیاد) داشته باشید، راکتور ۱۴٪ پیشنهاد می شود.
۴. آیا VFD خود به تنهایی ضریب توان را اصلاح می کند؟
VFD ضریب توان جابجایی را در سمت شبکه بالا نگه می دارد، اما به دلیل تولید هارمونیک، "ضریب توان کل" را کاهش می دهد. بنابراین همچنان به اصلاح ضریب توان در پست اصلی کارخانه نیاز است.
جمع بندی
طراحی بانک خازنی برای کارخانه های دارای اینورتر و VFD یک کار تخصصی است و نباید با فرمول های ساده قدیمی انجام شود. حتماً از خازن های با تحمل ولتاژ بالا، راکتورهای حذف هارمونیک استاندارد و رگولاتورهای هوشمند استفاده کنید تا از جریمه های اداره برق و هزینه های سنگین تعمیرات تجهیزات جلوگیری کنید.