محاسبه پله های بانک خازنی [راهنمایی آرایش پله های بانک خازنی + نکات]
در دنیای امروز که کاهش تلفات انرژی و بهینهسازی توان الکتریکی اهمیت ویژهای دارد،بانک خازنی جایگاه مهمی در صنایع پیدا کرده است. تنظیم صحیح ضریب توان (Power Factor) بدون طراحی دقیق پلهها ممکن نیست؛
از این رو محاسبه پله های بانک خازنی یکی از کلیدیترین گامها در طراحی و استفاده تابلوهای برق محسوب میشود.
شرکت ساتل تابلو آسیا که از سال ۱۳۷۲ فعالیت خود را در زمینه طراحی و تولید تابلوهای برق فشار ضعیف و متوسط آغاز کرده، همواره با تکیه بر فناوری روز، بهینهترین ساختار بانکهای خازنی را برای پروژههای صنعتی و ساختمانی ارائه میدهد.
مفهوم پله و اهمیت آن در عملکرد بانک خازنی
قبل از محاسبه پلهها، باید بدانیم منظور از «پله» در بانک خازنی چیست. پلهها درواقع بخشهای مجزا از کل ظرفیت خازن هستند که بهصورت مرحلهای وارد مدار شده و ضریب توان شبکه را اصلاح میکنند.
هدف از محاسبه پله های بانک خازنی این است که مجموع ظرفیت خازنها دقیقاً بهاندازه توان راکتیو موردنیاز سیستم باشد؛ نه بیشتر و نه کمتر. تعداد و ظرفیت هر پله بر اساس توان مصرفی، درصد توان راکتیو و نوع بار (ثابت یا متغیر) تعیین میشود. طراحی غیر اصولی سبب کلیدزنی بیمورد خازنها، افزایش استهلاک و حتی بروز نوسانات ولتاژ میشود.
روشهای محاسبه توان موردنیاز هر پله
برای شروع فرآیند محاسبه پله های بانک خازنی ابتدا باید مقدار توان راکتیو کل سیستم تعیین گردد. این کار معمولاً از طریق رابطه زیر صورت میگیرد:
در این رابطه:
- Q توان راکتیو موردنیاز برحسب کیلووار (kVAR)
- P توان اکتیو (کیلووات)
- Φ₁ زاویه توان پیش از اصلاح
- Φ₂ زاویه توان پس از اصلاح
پس از تعیین توان کل Q، باید ظرفیت خازنها میان چند پله توزیع شود. یکی از مرسومترین الگوها، استفاده از نسبت 1 : 2 : 2 : 4 یا 1 : 2 : 4 : 8 است که امکان تنظیم دقیقتر را فراهم میکند.
این نسبتها اجازه میدهند تا سیستم به صورت تدریجی ضریب توان را به مقدار مطلوب، مثلاً 0.95 یا بالاتر، برساند.
آرایش پله های بانک خازنی و تأثیر آن بر راندمان
پس از تعیین ظرفیت هر پله، نوبت به انتخاب آرایش پله های بانک خازنی میرسد. این آرایش معمولاً به دو روش انجام میشود:
- آرایش متقارن: ظرفیت پلهها با نسبتهای مساوی (مثلاً 50 + 50 kVAR، 100 + 100 kVAR) تنظیم میگردد. برای شبکههایی با بار ثابت کاربرد دارد.
- آرایش نامتقارن: ظرفیت پلهها طبق روشی منطقی (1:2:4:8) چیده میشود تا سیستم امکان اصلاح پلهای و دقیقتری داشته باشد.
انتخاب صحیح آرایش پلهها مستقیماً بر طول عمر خازنها، تعداد دفعات کلیدزنی و پایداری ولتاژ شبکه اثر میگذارد. شرکت ساتل تابلو آسیا در طراحی تابلوهای بانک خازنی صنعتی از نرمافزارهای تحلیلی برای شبیهسازی این آرایش استفاده میکند تا به بیشترین راندمان و کمترین تلفات برسد.
نکات فنی در طراحی و محاسبه پلهها
در هنگام طراحی و محاسبه پله های بانک خازنی باید موارد زیر بهدقت مورد توجه قرار گیرند:
- ولتاژ نامی خازنها: در تابلوهای ۴۰۰ ولت، انتخاب خازنهای ۴۴۰ ولت برای اطمینان از تحمل اضافه ولتاژ توصیه میشود.
- ضریب جریان هجومی: در زمان سوییچ پلهها، جریان لحظهای بهصورت گذرا افزایش مییابد؛ نصب راکتور سری یا سوپرسورسها برای مهار جریانهای بالا ضروری است.
- تلفات حرارتی: تهویه مناسب و استفاده از فن یا کانال جریان هوا برای حفظ دمای کمتر از ۵۵ درجه الزامی است.
- رگولاتور مناسب: تعداد پلههای واقعی باید با تنظیمات رگولاتور همخوانی داشته باشد؛ در غیر این صورت، برخی پلهها وارد مدار نمیشوند یا بهطور همزمان کلید میخورند.
- قابلیت توسعه: در تابلوهای صنعتی باید دو پله ذخیره برای ارتقای آینده سیستم در نظر گرفته شود.
نمونه محاسبه عملی ظرفیت پلهها
فرض کنید در یک کارگاه صنعتی توان اکتیو کلی ۴۰۰ کیلووات است و ضریب توان فعلی ۰٫۷۵؛ اگر هدف رسیدن به ۰٫۹۵ باشد، بر اساس فرمول بالا، توان راکتیو موردنیاز برابر ۲۴۰ کیلووار خواهد بود.
این مقدار میتواند در ۶ پله با نسبت 1:2:2:4:4:8 تقسیم شود؛ یعنی ۱۵ + ۳۰ + ۳۰ + ۶۰ + ۶۰ + ۴۵ کیلووار.
در چنین طرحی، کنترلر یا رگولاتور بهصورت خودکار براساس تغییرات بار، پلهها را وارد یا خارج مدار میکند تا پایداری مطلوب حفظ شود.
نتیجهگیری
در نهایت، محاسبه پله های بانک خازنی یک فرآیند سادهی عددی نیست، بلکه ترکیبی از تحلیل بار، شناخت رفتار گذرا و رعایت اصول طراحی ایمن است. انتخاب درست ظرفیت و آرایش پله های بانک خازنی بهطور مستقیم بر بازده کل سیستم تأثیر دارد و از بروز آسیب در تجهیزات جلوگیری میکند.
شرکت ساتل تابلو آسیا با استفاده از تجربهی چند دهه فعالیت در صنعت برق کشور، تابلوهای بانک خازنی خود را بر اساس استانداردهای IEC 61439 طراحی و تولید میکند تا بالاترین کارایی و پایداری را در سیستمهای برق صنعتی و ساختمانی تضمین نماید.
مطالب مرتبط:
- بانک خازن چیست
- بانک خازنی سه فاز
- بانک خازنی تک فاز
- خازن تابلو برق سه فاز
- قیمت خازن صنعتی
- بانک خازنی خانگی
- رگولاتور بانک خازنی
