خازن چیست؟

خازن از جمله ادوات پر کاربرد در صنعت برق می باشد و ردپای این تجهیز در تمامی بخش های علم الکتریسیته دیده شده و جزء لاینفک سیستم های برقی است.
ذخیره انرژی الکتریکی و آزاد سازی آن کمترین کاربرد خازن می باشد و از دیگر کاربرد های خازن در صنعت برق می توان به فیلترکردن سیگنال ها، استفاده به عنوان جبران کننده، تامین کننده توان راکتیو و اصلاح کننده ضریب توان نام برد.
خازن ها در صنعت انواع مختلفی دارند و مرسوم ترین نمونه آنها که در همه قطعات برقی دیده می شود؛ خازن های الکترولیتی استوانه ای و عدسی است؛ اما قرار است ما در مورد خازن های صنعتی صحبت کنیم که به دو دسته فشار ضعیف و فشار متوسط تقسیم می شوند. این خازن ها برای کاربرد های صنعتی طراحی شده اند و دارای ابعادی بسیار بزرگ تر از خازن های الکترولیتی و نوع ساختی بسیار متفاوت هستند.

خازن استوانه

 

کاربرد خازن های صنعتی

خازن های صنعتی در بخش هایی مورد استفاده قرار می گیرند که دارای فقدان ضریب توان مناسب بوده و یا با بخش بزرگی از بار های سلفی روبرو هستند. از جمله مهم ترین مصرف کنندگان بارهای سلفی؛ الکتروموتورهای سه فاز آسنکرون قفسه سنجابی هستند. طبق یک آمار؛ بخش بزرگی از مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در صنعت را الکتروموتورها با کاربرد های گوناگون اعم از موتوری، ژنراتوری، پمپ، فن و… تشکیل می دهند.
شبکه برق متشکل از دو نوع توان می باشد؛ توان اکتیو و راکتیو؛ آنچه که مورد نظر و مطلوبیت شرکت های برق منطقه ای می باشد؛ استفاده مشترکان از توان اکتیو می باشد. از آنجایی که بارهای سلفی برای راه اندازی از توان راکتیو نیز استفاده می شوند؛ استفاده از توان راکتیو، ایجاد هزینه برای شبکه برق کرده و بر همین اساس، شرکت های برق منطقه ای هزینه قابل توجهی را بابت استفاده از این انرژی از مشترکین درخواست می کنند. بر همین اساس استفاده از تابلو هایی متشکل از تعدادی خازن که به بانک خازنی معروف است؛ به منظور جبران توان راکتیو، مورد توجه مصرف کنندگان بویژه مصرف کنندگان صنعتی برق، قرار گرفته است. علاوه بر این در برخی از نقاط کشور و در جهت تامین انرژی الکتریکی مناسب، دچار مشکل در ضریب توان هستیم. با توجه به اینکه تابلوهای بانک خازنی با توان راکتیو سر و کار دارند و ضریب توان عبارت است از نسبت توان اکتیو به توان ظاهری؛ خازن ها توان راکتیو را بهبود می بخشند و این بهبودی منجر به بهبودی توان ظاهری شده و در نهایت ضریب توان اصلاح می شود.

انواع خازن های صنعتی فشار ضعیف

در میان همه دسته بندی های خازن ها با کاربرد های گوناگون، ما با دسته ای از خازن ها سروکار داریم که مناسب تجهیزات فشار ضعیف بوده و برای رنج ولتاژی زیر 1000 ولت تولید می شوند. این خازن ها از نوع استوانه ای یا کتابی بوده و به سه دسته تقسیم می شوند :

1- خازن های خشک

این خازن ها در دو نوع تک فاز و سه فاز تولید می شوند. ساختار داخلی آنها متشکل از کویل های آلومینیومی است که در مدل سه فاز از اتصال مثلث برای آنها استفاده می شود. این کویل ها با رزین حرارت دیده پوشیده شده اند و بر همین اساس از روغن برای دی الکتریک آنها استفاده نشده است. این ساختار باعث جلوگیری از خطر انفجار شده، ایمنی و سازگاری با محیط زیست را به دنبال دارد؛ به این خازن ها، خازن استارت هم می گویند و محدوده ولتاژی آنها کمتر از خازن روغنی است.
در شبکه هایی که در آنها از تجهیزاتی مانند درایوهای کنترل دور موتور،UPS و یا بطور کلی تجهیزاتی که عملیات سوئیچینگ دارند؛ استفاده می شود، نباید از خازن های خشک استفاده کرد. این تجهیزات تولید کنندگان اصلی هارمونیک هستند و اعوجاج های هارمونیکی به خازن های خشک و تجهیزات متصل به آن آسیب می زند. برای رفع این منظور عموما از فیلتر های حفاظتی و یا فیلتر های هارمونیکی استفاده می شود.

خازن استوانه ای خشک

 

2- خازن های روغنی

خازن های روغنی دارای ظرفیت ولتاژی بیش از 370 ولت هستند و در آنها از دی الکتریک روغن مخصوص استفاده شده است. از خازن های روغنی برای کارهای دائمی، بهینه کردن گشتاور و راندمان موتور استفاده می شود. اگرچه میزان خرابی آنها کمتر از خازن خشک بوده؛ اما دو مشکل دارند : 1- دارای ظرفیتی کمتر از خازن خشک هستند.
2- برای محیط زیست خطرناک هستند.
خوب است بدانید که نهایت ظرفیت یک خازن روغنی 100 میکرو فاراد است.

خازن روغنی

 

3- خازن های گازی

خازن های گازی در ساختمان داخلی خود از فشار گاز بهره می برند که این فشار گاز موجب ایجاد یک ناحیه ایزوله به واسطه خروج بخار فلز از ناحیه شکست می شود.
نکته مهم در خازن های گازی، خاصیت خود ترمیمی آنهاست؛ در صورتی که در داخل خازن شکست عایقی صورت گیرد، یک لایه بسیار نازک تشکیل می گردد که تأثیری بر عملکرد خازن ندارد. برای اصلاح ضریب توان در شبکه های سه فاز از خازن های گازی استفاده می شود.
ظرفیت توانی خازن های گازی از 0.4 الی 56 کیلووار می باشد.

خازن گازی

 

رگولاتور چیست؟

با توجه به کاربرد هایی که برای خازن های صنعتی گفته شد؛ لازم است تا تجهیزی وجود داشته باشد که بتواند با توجه به نیاز شبکه و نیاز مصرف کننده، خازن ها را وارد مدار یا از مدار خارج کند و به طور کلی شبکه را در حالت بالانس (مطلوب) حفظ کند. همچنین این تجهیز باید بتواند از بانک خازنی ما تا حد مطلوبی محافظت کرده و از خرابی خازن ها جلوگیری کند، رگولاتورها به این منظور ساخته شده اند.

رگولاتور خازنی

 

کاربرد رگولاتور

رگولاتور نوعی کنترلر صنعتی می باشد که وظایف بالا را دنبال می کند؛ علاوه بر آن، وظیفه تامین و اصلاح توان تجهیزات پایین دستی بر اساس سیگنال های دریافتی از شبکه بر عهده رگولاتور خازنی است. یک رگولاتور خازنی با ارسال سیگنال کنترلی به کنتاکتور های خازنی موجود در بانک خازنی، خازن ها را وارد مدار و یا از مدار خارج می نماید. این تجهیز برق صنعتی از خازن ها در مقابل ولتاژ خارج از محدوده، گرمای بیش از حد خازن، بارهجومی بالا و… محافظت می کند. همچنین با استفاده از رگولاتور می توان پارامتر های مختلف شبکه مدار را که این تجهیز به طور دائم در حال اندازه گیری آنهاست؛ مشاهده و یادداشت برداری کرد.

اجزای رگولاتور

1- برد میکروپروسسوری برنامه ریزی شده
2- رله های ورودی و خروجی
3- دکمه های کنترل و برنامه دهی
4- صفجه نمایش دیجیتالی
5- قاب،پایه و گیره نگهدارنده