انواع کاربرد خازن
افزایش ولتاژ
افزایش ولتاژ ناشی از نصب خازن ها روی یک مدار اندوکتیو از نظر کیفیت توان یک شمشیر دو لبه است. اگر ولتاژ پایین باشید، آنگاه خازن ها موجب افزایش و بر گرداندن ولتاژ به مقدار مجاز می شوند ولی موقعی که بار ها قطع گردد و خازن های شارژ شده رها شوند، ولتاژ شدیدا افزایش یافته و موجب بروز اضافه ولتاژ پایدار مدار می گردد.
افزایش ولتاژ ناشی از نصب خازن ها تقربا برابر است با
در این فرمول فرض بر این است که آمپدانس ترانسفورماتور در بر گیرنده کلیه آمپدانس های شبکه تا نقطه نصب خازن می باشد.
همانطور که در بالا ذکر شد، یکی از مسائلی که در کیفیت توان مطرح است اضافه ولتاژ ناشی از باقی ماندن خازن شارژ شده بعد از قطع بار می باشد. مشکلات ایجاد شده توسط این امر عبارت از صدای هوم از ترانسفورماتور و در بعضی از حالات ایجاد حرارت بالا ناشی از فوق تحریک شدن هسته می باشد. مشکل دیگر سوختن تعداد زیادی از لامپ های رشته ای می باشد. بنابراین باید فرمولی برای بررسی اینکه کجاها می توان خازن را شارژ شده رها کرد یا نه بدست آورد.
کاهش تلفات سیستم قدرت
از آنجایی که تلفات با عکس مجذور ضریب قدرت رابطه دارد. کاهش تلفات سیستم قدرت را می توان از رابطه زیر تقریب زد.
این فرمول اصولا به یک خازن واحد روی یک خط تغذیه شعاعی اعمال می شود.
باید این مطلب را بخاطر داشت که این فرمول درصد کاهش ممکن نسبت به تلفات حاضر تا قبل از خازن ها می باشد. در اینجا هیچگونه کاهش تلفاتی در خطوط و ترانسفورماتورهای بین بار و خازن وجود نخواهد داشت.
کاهش جریان خط
درصد کاهش جریان خط را می توان به صورت زیر تقریب زد:
ضریب قدرت جابجایی بر حسب ضریب قدرت واقعی
مفهوم سنتی تصحیح ضریب قدرت بر مبنای این فرض استوار است که بارهای سیستم دارای مشخصه های خطی ولتاژ جریان هستند و اینکه از اعوجاج هارمونیک می توان چشم پوشی کرد. بنابراین فرضیات ضریب قدرت برابرایت با ضریب قدرت جابجایی، مقدار DPF را با استفاده از روش زیر می توان محاسبه کرد:
اعوجاج هارمونیکی در ولتاژ و جریان ناشی از بارهای غیر خطی در سیستم، روش محاسبه ضریب قدرت را تغییر می دهد. ضریب قدرت واقعب به صورت نسبت توان حقیقی به مجموع ولت آمپر در مدار تعریف می شود.
همانند قبل، ضریب قدرت بصورت نسبت KW به KVA تعریف می شود. اما در این حالت مقدار KVA شامل ولت آمپرهای اعوجاج هارمونیکی هم می باشد. کل KVA توسط ضرب مقدار rms واقعی ولتاژ در مقدار rms واقعب جریان بدست می آید.
انتخاب مقدار خازن ها
مقدار نامی kvar لازم برای خازن تصحیح ضریب قدرت از رابطه زیر بدست می آید:
بعد از انتخاب مقدار تخمینی خازن، برای کیفیت توان مورد زیر بایستی بررسی شوند.
- محاسبه افزایش ولتاژ بی باری برای اطمینان اینکه در حالت بی باری ولتاژ از 110 درصد تجاوز نکند. در خیر این صورت مقدار خازن بایستی کاهش یابد تا مقدار اضافه ولتاژ مجاز بدست آید.
- محاسبه اثر متقابل خازن ها روی هارمونیک ها
در صورت مشاهده مسئله ساز بودن خازن برای هارمونیک ها عملیات زیر باید صورت گیرد. - تغییر در مدار خازن ها در صورت امکان و اجتناب از کلید زنی ترکیبی، این کم هزینه ترین راه حل می باشد.
- تبدیل بعضی از خازن ها بصورت یک یا دو فیلتر که معمولا روی باس اصلی قرار می گیرد.
- بکار گیری یک کنترل آداپتیو برای مانیتورینگ اعوجاج هارمونیکی و کلید زنی خازن ها برای اجتناب از تشدید.