up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله خازن PDF
QR code - خازن

خازن

خازنهاي فشار ضعيف

خازنهاي فشار ضعيف
خازنها عامل جبران كننده توان راكتيو براي بارهاي سلفي بوده و به عنوان عامل تصحيح كننده ضريب قدرت، عمل مي كنند. تواني را كه مشتركان برق، مصرف مي كنند متفاوت است، در نتيجه خصوصيات ضريب قدرت آنها نيز متفاوت است. انرژي راكتيو در شبكه ها توسط اندوكتانس خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، مدارهاي الكترومغناطيسي موتورها و ساير مصرف كنندها از قبيل لامپهاي فلوئورسنت، يكسوسازها و سيستمهاي الكترونيك، مصرف مي شود كه اين موضوع، موجب كاهش ضريب قدرت(Power factor)شده و در نتيجه باعث كاهش انتقال انرژي اكتيو ميشود.
با توليد قدرت كاپاسيتيو توسط خازنها، اثر مولفه هاي راكتيو كاهش و ضريب قدرت افزايش مي يابد كه نتيجه آن براي مصرف كنندگان برق، صرفه جويي اقتصادي و براي شركتهاي برق، ايجاد شرايط فني مطلوبتر براي انتقال انرژي خواهد بود.
▪ نحوه عملكرد خازن :
استفاده از خازنها به عنوان توليدكننده بار راكتيو به منظور تنظيم و كنترل ولتاژ و جلوگيري از نواسانات قدرت در شبكه ها و تصحيح ضريب قدرت در مصرف كننده ها به علت ارزاني و سادگي سيستم آن، بسيار متداول است. در يك مصرف كننده الكتريكي غيراهمي بين ولتاژ و جريان، اختلاف فازي وجود دارد. جرياني كه مصرف كننده از شبكه مي كشد دو جزو اكتيو Ip و راكتيو Iq دارد. حال اگر خازني را به دو سر بار، متصل كنيم جرياني از شبكه مي كشد كه در خلاف جهت جريان راكتيو بار است. لذا جريان راكتيوي كه از شبكه كشيده ميشود كاهش مي يابد . در اين شرايط زاويه جديد بين جريان و ولتاژ تقليل مييابد. به عبارت ديگر در شرايط جديد، ضريب توان cosبزرگتر شده است. هر اندازه زاويه كوچكتر باشد متناسب با آن، قدرت اكتيو بيشتر و قدرت راكتيو كمتر خواهد شد.
▪ مزاياي استفاده از خازن :
خازنهاي مورد استفاده در شبكه هاي برق داراي اثرات مختلفي هستند كه از جمله ميتوان به اين موارد اشاره كرد:
كاهش مولفه پس فاز جريان مدار
تنظيم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگيري از وارد آمدن خسارت به دستگاهها
كاهش تلفات سيستم (RxI۲) به دليل كاهش جريان
كاهش توان راكتيو در سيستم به دليل كاهش جريان
بهبود ضريب توان شبكه
به تعويق انداختن و يا به طور كلي حذف كردن هزينههاي لازم براي ايجاد تغييرات در سيستم
افزايش درآمد ناشي از افزايش ولتاژ و جبران بار راكتيو
▪ ساختمان و حفاظت خازن :
قسمت اكتيو خازن شامل دو ورقه نازك آلومينيوم جدا شده توسط لايه هاي كاغذ اشباع شده از روغن عايق و مايع هاي مصنوعي سنتتيك (Synthetic) مانند بنزيل است. گاه به جاي كاغذ از موادي چون پليپرپيلن (Poly Propylene) نيز استفاده مي كنند. اين ورقه ها چند دور لوله شده و يك واحد خازن را تشكيل مي دهند، يا تعدادي از اين لايه ها روي يكديگر قرار داده شده و آنها را مجموعاً در داخل يك مخزن مملو از مايع عايق، جاسازي كرده و دو انتهاي خازن از طريق مقره به محيط خارج هدايت مي شود. براي حفاظت حرارتي بانكهاي خازني از بيمتال و رله هاي حرارتي كه به بوبين كنتاكتور خازنها فرمان قطع مي دهند استفاده مي شود. تنظيم اين رله ها در حد ۴۳ ۱ برابر جريان نامي خازن است.
همچنين استفاده از فيوزهاي HRC (High Rupture current) براي محافظت در مقابل اضافه جريان به عنوان مكمل حفاظت حرارتي متداول است. به منظور كاهش ولتاژ دو سرخازن پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومتهايي كه به ترمينالهاي خازن، بسته شده است استفاده مي كنند. توان اين مقاومتها متناسب با توان خازنها بين ۳۰ تا ۵۰ كيلو اهم است كه ميزان ولتاژ را در مدت سه دقيقه پس از قطع خازنها به ميزان كم خطر (پايينتر از ۷۵ ولت) كاهش ميدهند. در حالتهاي خاصي كه خازن مستقيماً به سيم پيچهاي الكتروموتور وصل مي شود نيازي به مقاومت تخليه نبوده و بايد تا توقف كامل موتور از تماس با قسمتهاي برقدار خازن، اجتناب شود.
▪ ملاحظات كلي در نصب خازنها :
محل نصب خازنها در يك سيستم برقي به مشخصات بار، بستگي دارد. براي بارهاي متمركز، خازنها در نزديكي مركز بار اما براي بارهاي پراكنده، خازن در طول خط و مطابق با نياز نصب مي شود. خازنها با بدنه فلزي، اتصال زمين شده و يا اينكه توسط سيم خنثي، زمين مي شوند. در موقع نصب سيم زمين به بدنه خازن بايد توجه كرد كه محل اتصال، فاقد رنگ بوده و از طرفي زنگ خوردگي نيز نداشته باشد. به دماي خازنها در هنگام كار، توجه خاصي مبذول ميشود، چون اثر مهمي در عمر خازن دارد.
به اين دليل در روي پلاك خازنها حداقل و حداكثر دماي مجاز كار خازن توسط سازندگان، حک ميشود. چيدمان خازنها بايد به ترتيبي باشد كه تلفات گرمايي آنها توسط جابه جايي طبيعي هوا (كنوكسيون) و طرق ديگر، تهويه شود. در اين خصوص بايد گردش هوا در اطراف هر واحد به راحتي امكانپذير باشد. به اين دليل در بدنه تابلوي خازنها، فضاي مناسب براي امكان تبادل هوا با محيط بيرون تعبيه ميشود. اين مطلب خصوصاً براي واحدهايي كه در ستونهايي روي هم قرار گرفته اند، اهميت خاصي پيدا مي كند. در مجموع توصيه مي شود خازنها در مقابل تشعشع مستقيم خورشيد محافظت شوند. علاوه بر موارد فوق بهتر است خازنها در محلي نصب و مورد بهره برداري قرار گيرند كه داراي رطوبت زياد نباشد. همچنين هواي محيطهاي صنعتي كه سبب خوردگي بدنه مي شود از ساير عوامل مضر در طول عمر آنها محسوب مي شود. كنتاكتورها مرتباً با قطع و وصل خود خازنها را به مدار، وارد و يا از مدار، خارج مي كنند.
لذا توصيه مي شود از نوع مرغوب و با كيفيت، انتخاب و قدرت آنها حداقل ۵ ۱ برابر قدرت خازنهاي مربوط، باشد. خصوصاً سعي شود از كنتاكتورهايي استفاده شود كه دسترسي به قطعات يدكي آنها آسان باشد. هر اتصال (كنتاكت) نامطمئن در مدار خازن ممكن است باعث ايجاد جرقه هاي كوچكي شود كه به نوبه خود نوساناتي با فركانس بالا بوجود خواهد آورد كه اين مساله گاه خازنها را بيش از حد، گرم كرده و تحت تنش حرارتي قرار مي دهد. از اين رو بازديد منظم و تعويض به موقع پلاتين كنتاكتورها توصيه مي شود. در كل، بهتر است علاوه بر بازديدهاي معمول، بانك خازني ، هر سه ماه يكبار توسط افراد با صلاحيت فني مورد بازرسي و سرويس قرار گيرد.
● þ تعيين ضريب توان (cos
▪ روشهاي تعيين ميزان ضريب توان عبارتند از:
الف) توسط دستگاه ضريب توانسنج: در اين حالت ضريب توان مستقيماً قابل خواندن است.
ب ) با استفاده از مقدار مصرف ماهانه: ضريب توان در اين روش با تقسيم توان راكتيو مصرفي به توان اكتيو مصرف شده در يك دوره كنتورخواني، قابل محاسبه است.
ج) به كمك سنجش تعداد دور كنتورهاي اكتيو و راكتيو: در اين روش تعداد دور كنتورها در يك زمان معين، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت كنتورها ( تعداد دور به ازاي يک كيلووات ساعت يا يك كيلووار ساعت) ضريب توان متوسط محاسبه ميشود.
براي دقت در اندازه گيري، آزمايش چندبار، تكرار و در نهايت حد وسط، محاسبه و ملاك عمل قرار ميگيرد.
▪ محاسبه توان خازن :
پس از مشخص شدن مقدار ضريب توان موجود، محاسبه خازن براي جبران توان راكتيو و اصلاح ضريب توان، انجام ميشود. معمولاً اين جبرانسازي براي ضريب قدرت بين ۸۵ ۰ تا ۹۵ ۰ انجام ميشود. از جبرانسازي ضريب قدرت بيش از ۹۵ ۰ بايد اجتناب شود. زيرا در اين شرايط علاوه بر نياز به ميزان قابل ملاحظه اي از خازن براي تامين قدرت راكتيو، هاديها به دليل عبور جريان زياد راكتيو تحت تنش قرار گرفته و نيز ممكن است در شبكه مصرف كننده افزايش ولتاژ نامطلوبي ايجاد شود. روشهاي متداول براي محاسبه توان خازن مورد نياز به اين شرح است:
الف) روش ضريب قدرت تصحيح شده: در اين روش با استفاده از جدول و به كمك فرمول f ×p = c توان خازن مورد نظر، محاسبه ميشود. مقدار cos ۱ ضريب قدرت فعلي سيستم است كه قبلاً روش محاسبه آن ذكر شد وcos۲ضريب قدرت مورد انتظار است.
: c توان خازن مورد نياز [KVAR]
P : توان اكتيو مصرفكننده [KW]
f : ضريب تبديل (كه از جدول به دست ميآيد)
ب ) روش استفاده از نمودار:
در اين روش به كمك نمودار و با معلوم بودن توان اكتيو مصرف كننده و ضريب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نياز مشخص مي شود.
▪ رگولاتور تصحيح ضريب قدرت :
از آنجا كه هدف از نصب خازن، حذف بار راكتيو متغير مصرف كننده در هر شرايط است، براي كنترل آن از رگولاتور تصحيح ضريب قدرت استفاده مي شود. رگولاتور، ترتيب به مدار آمدن و يا از مدار خارج شدن خازنها در يك بانك خازني را تعيين كرده و متناسب با بار راكتيو مورد نياز، فرمان قطع و وصل به كنتاكتورها صادر مي كند. از جمله نكات قابل توجه در رگولاتورها تنظيم مربوط به نسبت (C K) است. مقدار (C K) عبارت است از نسبت تبديل توان اولين پله خازن (C)به نسبت تبديل ترانسفورماتور جريان (K) متصل به رگولاتور. لذا پس از مشخص شدن توان راكتيو مورد نياز بايد آن را به نسبت مصارفي كه در هر لحظه وارد مدار ميشود پله بندي و رگولاتور مناسب با اين مجموعه را انتخاب كرد . نحوه پله بندي خازنها در مشخصات فني رگولاتورها ذكر ميشود و بطور عمومي به يكي از سه روش زير و متناسب با رفتار بار راكتيو مصرف كننده انتخاب ميشود:
(۱):۱:۱:۱ …
(۲):۱:۲:۲ …
(۳):۱:۲:۴:۸ …
از مشخصه هاي مهم ديگر رگولاتورها مراحل عملكرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع ۵ ۳ تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف ميتوانند در مدار گيرند.
بنابراين براي مقدار معيني از توان راكتيو خازني، انتخابهاي متنوعي مي تواند صورت گيرد كه ميزان بار راكتيو كه در هر مرحله وارد مدارد ميشود و نيز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحي بانكهاي خازني خواهد بود.
● نتيجه گيري :
امروزه خازنها به عنوان تصحيح كننده ضريب قدرت و تغذيه كننده توان راكتيو از اهميت خاصي برخوردارند. وجود خازن نه تنها براي اصلاح ضريب قدرت شبكه سراسري برق ناشي از اندوكتانس خطوط انتقال انرژي و ترانسفورماتورها مفيد است، بلكه نصب آن براي مصرف كنندگان فشار ضعيف، ضروري است. اگر چه هزينه هاي اوليه سرمايه گذاري براي نصب بانكهاي خازني به نظر گران ميرسد ولي در ظرف مدت ۱۸ تا ۳۰ ماه هزينه هاي فوق از محل صرفه جويي ضرر و زيان مندرج در صورتحسابهاي دورهاي مستهلک تصويه خواهد شد. در نتيجه توجيه و تشويق مشتركان براي نصب خازن، بهره وري دوسويه است كه منافع حاصل از آن به نفع مشتركان و نيز شركتهاي برق خواهد بود.

اصطلاح عمومي مخزن را مي توان از نظر ساختار به دو دسته کلي مخازن با اجزاء داخلي (مثل پوسته مبدل هاي حرارتي ، ظروف همزن دار ، برج تقطير و ... ) و مخازن ...

اصطلاح عمومي مخزن را مي توان از نظر ساختار به دو دسته کلي مخازن با اجزاء داخلي (مثل پوسته مبدل هاي حرارتي ، ظروف همزن دار ، برج تقطير و ... ) و مخازن ...

مخازن اصطلاح عمومي مخزن را مي توان از نظر ساختار به دو دسته کلي مخازن با اجزاء داخلي (مثل پوسته مبدل هاي حرارتي ، ظروف همزن دار ، برج تقطير و ... ) و ...

● خازن خازن وسيله الکتريکي است که در مدارهاي الکتريکي اثر خازني ايجاد مي کند . اثر خازني حاصيتي است که سبب مي شود مقداري انرژي الکتريکي در يک ميدان ال ...

انجام يک عمليات نمودارگيري موفق به چندين فاکتور مهم بستگي دارد. مهمترين آنها نمونه گرفته شده از سيال سازند، بدون هيچ آلودگي و مخلوط شدگي با مواد ديگر، ...

يکي از مسائلي که با توجه به کاهش فشار و نوع نادر مخازن نفت کشور (کربناته شکافدار و ساختارهاي نفت سنگين) بايد مورد توجه قرار گيرد، انتخاب روش صحيح ازدي ...

▪ تخلخل(prosity): بخشي از حجم سنگ که توسط بخش جامد اشغال نشده است؛ در واقع قسمت هاي خالي سنگ را تخلخل گويند. نفت خام، گاز و آب در درون تخلخل هاي سنگ و ...

موتور هاي چند فاز موتورهاي چند فازه موتورهاي متناوبي هستند که به صورت دو يا سه فاز کار مي کنند . هر دو از لحاظ ساختماني مشابه بوده و فقط اتصال داخلي ک ...

دانلود نسخه PDF - خازن