ضعف در کارکرد مناسب وسایل و تجهیزات الکتریکی، افت ولتاژ در شبکه برق مصرفی، قبض‌های سرسام آور برق و… همگی عواملی هستند که می‌توانند یک مصرف کننده را به فکر راه حلی برای این مشکلات بیندازد. بانک خازنی به تابلو برق یا تجهیزی می گویند که برای رفع این دسته از مشکلات ساخته شده است. در این مقاله قصد داریم تا شما را با علت این مشکلات، چاره رفع آنها با استفاده از بانک‌های خازنی و تجهیزات داخلی بانک خازنی، آشنا نماییم. پس با ما همراه باشید.
بانک خازنی چیست؟
بانک خازنی یا همان تابلو بانک خازنی عبارت است از یک تابلو برق که در آن تعدادی خازن به صورت سری یا موازی به یکدیگر متصل شده و توسط ادواتی مانند کنتاکتورها، شستی‌ها، رگولاتور و… کنترل و وارد مدار می‌شوند. یک بانک خازنی وظیفه دارد مطابق با نیاز مصرف کننده به منظور استفاده از توان راکتیو، خازن‌ها را به ترتیب محاسبات انجام شده، وارد مدار یا از مدار خارج نماید. فرمول ظرفیت خازن‌ها به این صورت است که افزایش تعداد خازن‌ها برابر است با افزایش ظرفیت انرژی ذخیره شده در دستگاه. همانطور که می دانید خازن‌ها یک منبع ذخیره انرژی در سیستم‌های مبتنی بر انرژی الکتریکی می‌باشند.
چرا از بانک خازنی استفاده می کنیم؟
توان تولید شده در انرژی الکتریکی متشکل از دو بخش است: توان اکتیو (P) و توان راکتیو (Q). مجموع این دو توان به شما توان ظاهری (S) را می‌دهد. در بیشتر لوازم برقی مصرفی نظیر روشنایی‌ها، الکتروموتورهای سبک، لوازم خانگی و… شما نیازمند توان اکتیو هستید و احساسی به حضور توان راکتیو دیده نمی‌شود. یک مثال خوب برای فهمیدن توان اکتیو، حرکت یک انسان بر روی سطحی صاف (تخت) است. در این صورت، توانی که فرد برای جابجایی مصرف می‌کند تماماً مفید یا اکتیو می‌باشد. حال فرض کنید این فرد قصد حرکت بر روی یک سطح شیب دار را دارد؛ در این صورت علاوه بر انرژی که به منظور حرکت مصرف می‌کند؛ باید انرژی را نیز صرف بالا رفتن از سطح نماید. انرژی که صرف بالا رفتن از سطح شیب دار می‌شود عملاً دیده نمی‌شود (ما فقط مسافت طی شده را می‌بینیم)، همان توان راکتیو است. همین مسئله در خصوص سیستم‌های برقی نیز دیده می‌شود. چنانچه مصرف کننده شما تنها یک بار مقاومتی باشد (مانند یک لامپ)؛ تمامی توان اکتیو دریافتی از شبکه را مصرف می‌کند اما اگر مصرف کننده شما بار سلفی را نیز داشته باشد (مانند یک الکتروموتور صنعتی)؛ در اینصورت برای کارکرد صحیح، تقاضای توان راکتیو را نیز از شما دارد. توان راکتیو در یک الکتروموتور به منظور راه اندازی آن استفاده می‌شود و استفاده از توان راکتیو در شبکه مساوی است با افزایش هزینه‌ها و برق مصرفی شما. بانک خازنی در اینجا نقش خود را نشان می‌دهد و به کمک شما می‌آید تا با دریافت توان اکتیو از شبکه برق، توان راکتیو مورد نیاز شما را تأمین نماید. بانک خازنی بنابر توان مورد نیاز، محل نصب و نحوه کنترل آن، دارای انواعی است که در ادامه به آن می‌پردازیم. برای آشنایی بیشتر در خصوص توان اکتیو و راکتیو می توانید ویدیو زیر را مشاهده نمایید:
کار بانک خازنی چیست؟
همانطور که در بخش‌های قبلی عنوان شد؛ وظیفه بانک خازنی، تأمین توان راکتیو در شبکه برق مصرفی یک مجموعه صنعتی، تجاری یا خانگی می‌باشد. برهمین اساس ضریب توان نیز اصلاح می‌شود؛ ضریب توان عبارت است از نسبت توان اکتیو (کاری) به توان ظاهری که به آن ضریب قدرت یا Power Factor (PF) می گوییم. مقدار این ضریب برابر است با کسینوس فی (Cos φ ). پس بر همین اساس یک تابلو بانک خازنی می‌تواند افت ولتاژ را جبران کند؛ آنرا در حالت ثابت تنظیم و حفظ نماید. به‌عنوان نمونه می‌توان عملکرد یک الکتروموتور صنعتی را مثال زد؛ الکتروموتورها مصرف کننده‌هایی با بار سلفی هستند در نتیجه در زمان راه اندازی، برای استارت اولیه نیاز به جریان کشی زیادی از مدار دارند که این جریان کشی منجر به استفاده از توان راکتیو بیش از حد از شبکه می‌باشد. همچنین برای استفاده از این جریان زیاد، مجبوریم از سیم‌هایی با سطح مقطع بالاتر استفاده کنیم و در نهایت این جریان کشی بالا به منظور راه اندازی یک الکتروموتور، منجر به افت ولتاژ در کل شبکه مصرفی ما خواهد شد پس بهتر است برای جلوگیری از همه این موارد، از یک تابلو بانک خازن کمک بگیریم.
مزایای استفاده از بانک خازنی چیست؟
با توجه به مواردی که در بالا گفته شد و به منظور خلاصه نویسی، مزایای استفاده از تابلو بانک خازنی به شرح زیر است:
- جبران توان راکتیو
- اصلاح ضریب بار
- جلوگیری از افت ولتاژ شبکه مصرفی
- کاهش هزینه برق مصرفی
- کاهش سطح مقطع کابل ها
- کاهش تلفات توان در مسیر
- ثابت کردن ولتاژ شبکه مصرفی
- محافظت از تجهیزات متصل به بانک در صورت بروز هرگونه خطا در شبکه (اعم از افت ولتاژ ناگهانی، قطعی برق، اختلالات هارمونیکی و فرکانسی و…)
اجزای یک بانک خازنی چیست؟
با فرض استفاده از یک بانک خازنی اتوماتیک، یک بانک خازنی دارای اجزای زیر است:
- کلید اتوماتیک کمپکت: این کلید به منزله دستیابی تابلو بانک خازنی به برق شبکه و یا قطع برق تابلو استفاده می‌شود.
- شینه‌ها: به منظور ارتباط هر فاز R،S،T با ادوات تابلو برق
- کلید مینیاتوری: استفاده از کلید مینیاتوری برای تقسیم جریان بین پله‌های تابلو بانک خازنی استفاده می‌شود.
- کنتاکتور خازنی: کنتاکتور خارنی تجهیزی است متشکل از یک کنتاکتور سه فاز و یک واحد خازنی که وظیفه آن حفاظت از خازن، وارد کردن خازن به مدار و خارج کردن آن از مدار می‌باشد.
- خازن‌ها: استفاده از خازن‌های خشک، روغنی یا گازی در اشکال استوانه‌ای یا کتابی به منظور تشکیل یک بانک و واحد خازنی
- فیلتر هارمونیکی: استفاده از این فیلتر به منظور حفاظت از خازن‌ها در مقابل اعوجاج هارمونیکی انجام می‌شود.
- شستی‌ها و سیگنال‌ها: به منظور اعلام موارد لازم بر روی تابلو به اپراتور و در یافت دستورات لازم استفاده می‌شوند.
- رگولاتور خازنی: استفاده از این تجهیز به منظور حفاظت، کنترل خازن‌ها و همچنین اندازه گیری پارامترهای لازم و نمایش آن به اپراتور استفاده می‌شود.
رگولاتور خازنی چیست و چرا از آن در تابلو بانک خازنی استفاده می کنیم؟
رگولاتور خازنی یک تجهیز الکترونیکی، دارای صفحه نمایش و کلیدهای کنترلی می‌باشد که با استفاده از فناوری میکروپروسسوری ساخته شده است. وظیفه اصلی یک رگولاتور خازنی وارد کردن و خارج کردن خازن‌ها در مدار با توجه به پارامترهای دریافتی از شبکه می‌باشد. با توجه به اینکه در ابتدای استفاده از این محصول باید پارامترهای اصلی نظیر ولتاژ، جریان، فرکانس و… به آن داده شود؛ این پارامترها می‌توانند به صورت دستی یا از طریق قابلیت Auto tuning انجام شوند. بر همین اساس رگولاتور ها به دو دسته رگولاتور‌های دستی و اتوماتیک تقسیم می‌شوند.
در نمونه‌های پیشرفته‌تر، رگولاتور هایی که دارای پورت RJ45 یا RS-485/232 هستند؛ قابلیت اتصال به شبکه‌های صنعتی را برای اپراتور فراهم نموده‌اند که از این طریق علاوه بر مشاهده وضعیت بانک می‌توان آن را کنترل یا تنظیمات مورد نیاز را لحاظ کرد. رگولاتور های موجود در بازار ایران، بر اساس پله‌های تعریف شده برای خازن‌ها به دو دسته 6 پله و 12 پله نیز تقسیم بندی می‌شوند. به طور کلی، استفاده از رگولاتور های خازنی یک جزو لاینفک در تابلو برق‌های بانک خازنی اتوماتیک محسوب می‌شوند. اکثر شرکت‌های تولید کننده خازن‌های صنعتی، دارای رگولاتور های خازنی متناسب با خازن‌های تولید شده توسط شرکت خود می‌باشند تا به واسطه آن مشتریان بتوانند با آسودگی خاطر و به آسانی تابلو را راه اندازی و استفاده نمایند. برای مثال می‌توانید نگاهی به صفحه محصولات خازن و محصولات رگولاتور فروشگاه برق و انرژی بیاندازید.
گام های استفاده از بانک خازنی و راه اندازی آن به ترتیب کدام اند؟
برای نصب و استفاده از یک بانک خازنی باید موارد زیر را انجام دهید:
- انجام محاسبات مربوط به بانک خازنی (برای این کار به ضریب قدرت مصرف کننده‌ها، ضریب قدرت موجود، قبض برق مصرفی و میزان مصرفی هر کدام از بارها مراجعه نمایید و در نهایت محاسبات لازم را انجام دهید).
- ساخت تابلو متناسب با محاسبات انجام شده
- کنترل محل نصب (محل نصب باید بدون لغزش، عاری از گرد و غبار ، دوده و چربی و همچنین رطوبت باشد).
- کنترل اتصال صحیح ترانس جریان
- اتصال برق و تنظیم و راه‌اندازی رگولاتور خازنی
- تست نهایی و بهره برداری
نکته : قبل از شروع فرآیند نصب، حتما به مسائل ایمنی توجه خاص داشته باشید. یک تابلو بانک خازنی ممکن است دارای محدوده ولتاژ بالا و خطرناک باشد پس بهتر است برای کار و راه اندازی از افراد متخصص کمک بگیرید.
در این مقاله به مواردی همچون انواع توان‌ها، علت استفاده از توان راکتیو، معرفی بانک خازنی و در نهایت اجزا و مراحل راه اندازی آن پرداختیم. صحبت در خصوص بانک‌های خازنی، نحوه محاسبه، ساخت، نصب، راه‌اندازی و در نهایت تست‌های دوره‌ای و تعمیر و نگهداری آنها در یک مقاله نمی‌گنجد. هدف ما در این مقاله آشنایی شما خواننده گرامی با بانک‌های خازنی به صورت جامع اما خلاصه بود. در مقالات بعدی به توضیح موارد دیگر بانک‌های خازنی خواهیم پرداخت. برای پاسخ گویی به سوالات، ارائه مشاوره در زمینه خرید و راه اندازی یک تابلو بانک خازنی می‌توانید از طریق پیامرسان‌ها و یا شماره تلفن‌های برق و انرژی، با ما در تماس باشید. انرژی در دستان تو!
نظرات کاربران