آیا خازن مصرف کننده است؟
برای پاسخ به این پرسش ابتدا باید ماهیت خازن و مفهوم بار (مصرف کننده انرژی الکتریکی) را بررسی کنیم.
خازن بار الکتریکی مثبت و منفی (الکترون و پروتون ) را بین دو صفحه رسانای خود که بین آن ها دی الکتریک (عایق) قرار می گیرد، ذخیره می کند. تا در صورت لزوم با دیگر المان الکتریکی ذخیره کننده انرژی الکتریکی یعنی سیم پیچ (سلف)، تبادل جریان انجام دهد.
در سیستم توزیع برق، بارها در یکی از سه دسته قرار می گیرند:
- مقاومتی (چراغ رشته ای، بخاری)
- سلفی یا القایی (موتور، تهویه مطبوع، یخچال)
- خازنی (خازن)
در میان سه مورد فوق، رایج ترین آنها در سیستم های مدرن، بار سلفی(القایی) است. مثالهای کلی شامل روشنایی رایج، ترانسفورماتور، موتورهای القایی (AC)، و کورهها و غیره است که نه تنها توان اکتیو (KW) را از منبع تغذیه میگیرند، بلکه توان راکتیو (KVAR) را نیز میگیرند.
ویژگی مشترک این بارهای سلفی (القایی) این است که از سیم پیچی برای تولید میدان الکترومغناطیسی استفاده می کنند. میدان الکترومغناطیسی ، که به موتور اجازه عملکرد می دهد و برای حفظ این میدان به مقدار خاصی از توان الکتریکی نیاز دارد این توان در واقع همان توانی است که توسط خازن ها تولید می شود
توان اکتیو یا توان واقعی چیست؟
توان اکتیو (KW) در واقع کار را انجام می دهد، این توان واقعی است که بر حسب وات اندازه گیری می شود. و مقدارش از حاصل ضرب ولتاژ، جریان و Cos Ф است.
توان الکتریکی اکتیو در واقع همان انرژی الکتریکی است که بر اساس نوع بار های القایی (تهویه ، یخچال ، المنت) به نوع دیگری از انرژی تبدیل می شود
توان راکتیو چیست؟
توانی که هیچ کاری در مدار انجام نمیدهد، توان راکتیو میگویند. واحد اندازه گیری VAR است. و مقدار آن از رابطه حاصل ضرب ولتاژ، جریان و (sinФ) بدست می آید.
توان مورد نیاز برای ایجاد میدان های مغناطیسی در اطراف بار سلفی (مصرف کننده توان راکتیو ) و ایجاد میدان های الکتریکی در بار های خازنی (تولید کننده توان راکتیو) است. سپس هر مقدار باقیمانده از این توان تولید شده که صرف تولید میدان مغناطیسی در بار های سلفی نشده باشد، به شبکه توزیع وارد می شود که از قضا به نفع شبکه توزیع نیز می باشد.
حال در نظر بگیرید که یک مجموعه صنعتی بعد از شیفت کاری عصر دستگاه های تولید خود را خاموش کرده و کارگران دست از کار می کشند اما میکرو خازن دائم در مدار اپتیمایزر (Optimizer) روشن بوده و توان راکتیو را به طور مستمر تولید می کنند.
با توجه به توضیحات بالا حال که بار سلفی در مجموعه خاموش شده است توان تولید شده توسط خازن ها وارد شبکه توزیع شده و به بهبود شبکه توزیع کمک می کند و این موضوع برای کنتور های هوشمند هم تعریف شده است و از این جریان به عنوان جریان برگشتی نام برده می شود.
تقریباً تمام وسایل الکتریکی ماهیت سلفی دارند. توان راکتیو (KVAR) میدان الکترومغناطیسی را حفظ می کند. اگرچه توان راکتیو برای عملکرد صحیح تجهیزات ضروری است، اما می تواند به عنوان یک بار نامطلوب بر روی شبکه در نظر گرفته شود.
توان راکتیو همراه با توان واقعی که باعث افزایش جریان در سیم می شود (جریان برق واقعی + جریان توان راکتیو) باعث کاهش ضریب توان (pf) نیز می شود.
از آنجایی که توان اکتیو فقط از طریق شبکه توزیع و با کابل کشی و شین کشی در مجموعه منتقل می شود ، خازن ها نمی تواند توان واقعی تولید یا مصرف کند.
صنایع از بار سلفی استفاده می کنند و مقدار زیادی از تلفات در سیم نیز مربوط به همین بار های سلفی است در نتیجه ظرفیت شبکه و هزینه مصرف برق بیش تر می شود. بنابراین کنتور های برق نه تنها توان اکتیو را اندازه گیری می کنند بلکه توان راکتیو را نیز اندازه گیری می کنند.
توان راکتیو را می توان با نصب یک سیستم خازنی optimizer به بهترین شکل جبران کرد. چرا که بانک های خازنی قدیمی با قطع وصل مداوم از عمر مفید خازن ها کسر می کنند و به علت ایجاد جریان های هجومی در لحظه وصل شدن خازن ها توسط رگولاتور دستگاه های خط تولید نیز در معرض آسیب قرار می گیرند اما میکرو خازن optimizer بعد از یک بار وصل شدن به صورت دائم در مدار قرار میگیرد و مشکلات قطع و وصل شدن مداوم را ندارد.
از آنجایی که اکثر بارهای صنعتی ماهیت سلفی دارند، برای بهبود عملکرد نیاز به تولید نسبت خاصی از توان راکتیو است. این توان راکتیو توسط میکرو خازن optimizer نصب شده به صورت موازی تامین می شود.
میکرو خازن optimizer به عنوان منبع توان راکتیو پورتابل عمل می کنند و یعنی می توان آن ها را بر حسب نیاز نزدیک بار های سلفی وصل کرد بنابراین توان راکتیو کمتری از طریق خط جریان می یابد و در نتیجه تلفات کابلی نیز کمتر است.