نحوه محاسبه تابلو برق خازن (نحوه محاسبه بانک خازنی)
در این مقاله تخصصی به سراغ محاسبه بانک خازنی یا همان محاسبه تابلو برق خازن به منظور کاهش مصرف انرژی رفته ایم. مهندسین برق و الکترونیک لازم است با نحوه محاسبه بانک خازن آشنا شوند و روش های نصب خازن برای صرفه جویی مصرف بار الکتریکی را بدانند. خواندن این پست تخصصی کمتز از ۴ دقیقه زمان میبرد. 🙂
دوره پیشنهادی برای شما
تماس با سِودا برای کسب راهنمایی
منظور از بانک خازنی چیست؟
بانک خازنی (capacitor bank) یا مجموعه‌ای از خازن‌هاست که به صورت موازی یا سری به یکدیگر متصل شده‌اند و در مدارهای الکترونیکی برای انبار کردن بار الکتریکی و تنظیم ولتاژ استفاده می‌شوند. محاسبه بانک خازنی، بستگی به نوع مدار الکترونیکی و خازن‌های مورد استفاده دارد. در ادامه به برخی از روش‌های محاسبه بانک خازنی اشاره میکنیم:
1. محاسبه بانک خازنی بر اساس ظرفیت خازن:
در این روش، بانک خازنی با جمع ظرفیت‌های خازن‌های مورد استفاده محاسبه میشود. برای مثال،در یک مدار الکترونیکی که نیاز به بانک خازنی با ظرفیت 100 میکروفاراد دارد، میتوان از چند خازن با ظرفیت‌های مختلف برای ساخت بانک خازنی استفاده کرد. برای مثال، بانک خازنی میتواند از چهار خازن با ظرفیت 25 میکروفاراد ساخته شود، به طوری که این خازنها به صورت موازی به یکدیگر متصل شوند. در این روش، باید به این نکته توجه کرد که اضافه کردن خازنها به صورت موازی باعث افزایش ظرفیت خازن بانک میشود.
2. محاسبه بانک خازنی بر اساس توان مصرفی:
به جای محاسبه بانک خازنی بر اساس ظرفیت خازن، میتوان از توان مصرفی مدار الکترونیکی برای محاسبه بانک خازنی استفاده کرد. در این روش، با توجه به توان مصرفی مدار الکترونیکی و ولتاژ کاری، میتوان بانک خازنی مناسب را محاسبه کرد. برای مثال، برای یک مدار الکترونیکی با توان مصرفی 1 وات و ولتاژ کاری 12 ولت، بانک خازنی با ظرفیت حدود 83 میکروفاراد مورد نیاز است.
در این روش، برای محاسبه ظرفیت خازن، میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
C = (2 × P)/ (V^2 × f)
که C ظرفیت خازن (فاراد)، P توان مصرفی مدار الکترونیکی (وات)، V ولتاژ کاری (ولت)، و f فرکانس کاری (هرتز) است.
3. محاسبه بانک خازنی بر اساس زمان شارژ و تخلیه:
این روش برای محاسبه بانک خازنی در مدارهایی که نیاز به شارژ و تخلیه سریع خازن دارند، استفاده میشود. در این روش، با توجه به رابطه زمان شارژ و تخلیه خازن، میتوان بانک خازنی مناسب را محاسبه کرد. برای مثال، برای یک مدار الکترونیکی با زمان شارژ خازن 1 میلی‌ثانیه و زمان تخلیه خازن 2 میلی‌ثانیه، میتوان بانک خازنی با ظرفیت حدود 500 پیکوفاراد مورد نیاز داشت.
در این روش، برای محاسبه ظرفیت خازن، میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
C = t / (R × ln (1- Vc/V0))
که C ظرفیت خازن (فاراد)، t زمان شارژ یا تخلیه (ثانیه)، R مقاومت مدار (ادوم)، Vc ولتاژ خازن در زمان شارژ یا تخلیه، و V0 ولتاژ اولیه خازن است.
در کل، برای محاسبه بانک خازنی در مدارهای الکترونیکی، باید به نوع و کاربرد مدار و خازن‌های مورد استفاده توجه کرد و با استفاده از روش مناسب، بانک خازنی مناسب را محاسبه کرد. همچنین، باید به این نکته توجه کرد که در انتخاب خازنها باید به محدودیت‌های فضایی، هزینه، ولتاژ، ظرفیت و دمای کاری توجه شود.
کاربرد خازن به عنوان کاهش دهنده جریان راکتیو و هارمونیک های ناخواسته
به منظور کاهش هزینه های برق مصرفی در انشعاباتی که بار راکتیو نیز مورد محاسبه قرار می گیرد، از خازن استفاده میشود. از نظر فنی، استفاده از خازن به علت کاهش جریان راکتیو در تقلیل اندازه کابل و کلید موثر است و استفاده مفید از ترانسفورماتور را افزایش می دهد. از امتیازات دیگر استفاده خازن، کاهش هارمونیک های ناخواسته ایست که به علل گوناگون در شبکه بوجود می آیند. در این قسمت افزایش ضریب قدرت و کاهش هزینه برق مصرفی مورد بررسی قرار گرفته است.
دقت داشته باشید که شرکت های برق منطقه ای در صورتی که میزان بار راکتیو از ٥٠ درصد بار راکتیو بیشتر شود هزینه آن را محاسبه می نمایند. این مقدار معادل tanφ=0/5 یا با محاسبه ای ساده tanφ=0/9 است. ضریب جریمه بدینگونه تعریف می شود :
1-(ضریب قدرت : 0/9)= ضریب جریمه
مشخص است که با ضریب قدرت 0/9 این مقدار به صفر می رسد. برای حصول اطمینان ضریب قدرت مطلوب 0/92 فرض می شود. توصیه می شود بدترین شرایط قبوض یکساله در نظر گرفته شود. تخمین ضریب قدرت متوسط به هنگام بهره برداری به سادگی به کمک قبوض برق قابل محاسبه است :
( میزان انرژی اکتیو مصرفی : kWh میزان انرژی راکتیو مصرفی tg(phi ))
تخمین ضریب قدرت پیش از بهره برداری و در مرحله طراحی با کمک مقادیر زیر ممکن است.
پس از تخمین ضریب قدرت، نوبت به محاسبه میزان خازن موزد نیاز می رسد. کافی است از روی ضریب قدرت تخمینی و ایدآل tg(phi) هر کدام را محاسبه کنیم.
انواع روش های به کارگیری خازن ها در شبکه
روش های مختلف بکارگیری خازن ها را به ٣ روش میتوان در شبکه به‌کار برد:1-نصب خازن به روش انفرادی
در این روش یک خازن با مقدار متناسب، موازی هر مصرف کننده سلفی قرار می گیرد.
2-نصب خازن به روش گروهی
به جای خازن های مختلف کوچک یک خازن مناسب بزرگ به صورت ثابت نصب می شود.
3-نصب خازن به روش مرکزی
خازن به صورت متمرکز در ورودی فشار ضعیف نصب می شود.
4-نصب خازن به روش مختلط
توان خازن به پله های متعدد تقسیم شده و بوسیله یک رگولاتور بسته به وضعیت بار به مدار وارد یا خارج می شود.
بررسی مزایا ، معایب و کاربردهای انواع روش های نصب خازن
در روش انفرادی شبکه به‌طور کامل از جریان راکتیو پاك میشود و اندازه کلید و کابل کاهش میابد. ولی به علت عدم منظور شدن ضریب همزمانی هزینه سرمایه گذاری آن بالا است. کاربرد این روش در موتورهای دائم کار، موتورهای کم بار ولی با کابل طولانی و اصلاح توان راکتیو بی باری ترانسفورماتورها است.
روش گروهی اقتصادی تر از نصب انفرادی است. زیرا بار موتورها با اعمال ضریب همزمانی محاسبه می شود. این روش در مصارف سنگین سلفی کاربرد دارد.
در نصب مرکزی از توان خازن نصب شده حداکثر استفاده میشود و حالات مختلف بکارگیری موتورها اعم از پرباری یا کم باری را در بر میگیرد. در این روش بار داخلی شبکه کم نمیشود، بنابراین در اندازه کابل و کلید در شبکه داخلی تاثیری نخواهد داشت. عیب دیگر این روش هزینه اضافه رگولاتور است.
نصب مختلط در بردارنده کلیه امتیازات روش‌های فوق است.محل نصب ترانس جریان به صورت شماتیک
در روش های مرکزی و مختلط ، رگولاتور خازن به ترانس نمونه گیری جریان نیازمند است، تا ضریب قدرت شبکه را بدست آورد. در شکل های زیر محل های صحیح و نادرست مشخص شده اند:
محل ترانس صحیح است. جریان تصحیح شده، نمونه گیری می شود.
این روش اشتباه است زیرا جریان تصحیح شده حس نمیشود. تنها یک بار رگولاتور خازنها را وصل کرده و دیگر قطع نمی نماید.
در این طریقه در این طزیقه فقط جریان خازن نمونه گیری شده و مصرف کننده ها نقشی ندارند، بنابراین هیچگاه خازن ها هیچگاه وصل نمی شوند.
تعیین اندازه جریان نامی خازن تجهیزات الکتریکی
جریان نامی خازن از رابطه Q=√3 x U x Iبه‌دست می آید که در آن sinφ مساوی ١ فرض مسائی 1 فرض میشود. با محاسبه جریان نامی خازن، آمپراژ تجهیزات مورد نیاز یک مدار خازنی را میتوان از فرمول های زیر تعیین نمود :- جریان نامی فیوز =اولین پله بالاتر از x جریان نامی
- جریان نامی خازن جریان نامی کنتاکتور = اولین پله بالاتر از جریان نامی خازن
- جریان نامی کلید اتوماتیک = اولین پله بالاتر از 1/33 x جریان نامی
خازن انفرادی الکتروموتور
برای تعیین میزان خازن موردنیاز جبران توان راکتیو الکتروموتورها به صورت انفرادی از جدول زیر میتوان استفاده نمود. مقادیر یادشده حداکثر میزان خازن قابل اتصال به ترمینالهای الکتروموتور بدون خطر خود تحریکی برای الکتروموتورهای ٤٠٠ ولت می باشد. پس از اتصال خازن، مقدار تنظیم رله اضافه بار الکتروموتور باید کاهش یابد. جدول زیر این میزان را نشان می دهد.
نکاتی تکمیلی در مورد نصب خازن
- در دو روش گروهی و انفرادی باید دقت نمود در موتورهای با اینرسی بالا که پس از خاموش شدن به حرکت ادامه می دهند، نصب خازن با مقدار زیاد موجب ژنراتور شدن موتور و ایجاد ولتاژهای خطرناك می شود.
- در شبکه هایی که از ژنراتور تغذیه می شوند نباید از خازن اعم از ثابت یا پله ای استفاده نمود. تاخیر زمانی رگولاتور در تعقیب بار شبکه حتی در زمان های کوتاه باعث افزایش میزان خازن و ایجاد ولتاژ مضر می گردد.
- کنتاکتور مورد استفاده برای کنترل خازن از انواع AC 6b انتخاب گردد.
- در تنظیم رگولاتور خازن به پارامتری به نام Actuating -Current (C/K) برخورد می کنیم که از رابطه زیر بدست می آید:
ظرفیت کوچکترین پله خازنی (KVA) از تقسیم برنسبت تبدیل ترانس جریان تغذیه کننده رگولاتور
- تعریف پله های یک مجموعه خازنی را گاهی به صورت ضرایبی از کوچکترین پله می نویسند. فرضا 1:2:2:2:2:4 اگر کوچکترین پله 5KAr باشد، ١ پله ٥، ٤ پله ١٠ و یک پله ٢٠ kVAr خواهد بود.
- در آسانسورها ترمز مغناطیسی با قطع برق بلافاصله فعال می شود. اگر خازن برای موتور آسانسور به صورت انفرادی نصب شده باشد، این احتمال وجود دارد که انرژی باقیمانده در خازن باعث تاخیر عملکرد ترمز شود. به همین دلیل خازن باید دارای تجهیزات تخلیه سریع بوده و قبل از کلید نصب شود.
محاسبه بانک خازنی از روی قبض برق
یکی از رایج ترین سوالاتی که ممکن است برایتان ایجاد شود این است که چگونه میتوان از روی قبض برق، بانک خازنی را محاسبه کرد؟ چرا که محاسبه بانک خازنی از روی قبض برق، یک روش ساده و کاربردی برای کاهش هزینه برق مصرفی خانه است.
برای محاسبه بانک خازنی از روی قبض برق، بهتر است ابتدا میزان مصرف برق خانه خود را در دوره مشخصی محاسبه کنید. بااستفاده از بانک خازنی، می‌توانید کیفیت برق مصرفی خانه خود را بهبود بخشید و در نتیجه، هزینه برق مصرفی خود را کاهش دهید.
اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه بانک خازنی، را معمولا در قسمت “مصرف برق” یا “فهرست مصارف” قبض برق می‌توانید پیدا کنید. سپس با استفاده از روابط زیر، می‌توانید بانک خازنی مناسب برای کاهش هزینه برق مصرفی خانه خود را محاسبه کنید:
محاسبه ظرفیت خازن: C = (P × D) / (V^2 × η)
که C ظرفیت خازن (فاراد)، P توان مصرفی خانه (وات)، D زمان مصرف برق (ساعت)، V ولتاژبرق (ولت)، و η ضریب توان (معمولاً بین 0.8 تا 1) است.
محاسبه تعداد خازنها:
با توجه به ظرفیت خازن محاسبه شده، میتوان تعداد خازن‌های مورد نیاز برای ساخت بانک خازنی را محاسبه کرد. در اینجا نیز باید به این نکته توجه کرد که اضافه کردن خازنها به صورت موازی باعث افزایش ظرفیت خازن بانک میشود.
انتخاب خازنها:
با توجه به ظرفیت خازن محاسبه شده و تعداد خازن‌های مورد نیاز، میتوان از خازن‌های مناسب برای ساخت بانک خازنی استفاده کرد. به این نکته باید توجه کنید که این خازنها بعد از مدتی کارکرد، می‌توانند خراب شوند و نیاز به تعویض داشته باشند.
لازم به ذکر است که برای نرم افزار محاسبه بانک خازنی میتواند کار شما را خیلی راحت کند. یک سری نرم افزار در بازار آنلاین وجود دارد که بر پایه اکسل طراحی شده است و کار شما را از محاسبات پیچیده و زمان بر آسان کرده است.دوره پیشنهادی برای شما
تماس با سِودا برای کسب راهنمایی
سخن آخر در مورد محاسبه بانک خازنی
تا اینجا این مطلب تخصصی، با اینکه بانک خازن چیست و چه کاربردی دارد آشنا شدید و دانستید که چگونه میتوان محاسبه بانک خازنی را انجام داد. اکنون اگر سوالی در رابطه با طراحی تابلو برق خزانی و بانک خازنی دارید در زیر برایمان بنویسید. اگر هم میخواهید سریعا این مبحث مهم را به قول معروف قورت بدهید و یاد بگیرید، پیشنهاد میکنیم که در دوره محاسبه بانک خازنی سودا شرکت کنید. دوره به صورت آفلاین در قالب ویدیوهای آموزشی است.
مطالب مربوط به طراحی تاسیسات برقی، فصل به فصل
فصل اول: محاسبات و سایزینگ کابل برق
فصل دوم: مفهوم و جدول ضریب همزمانی
فصل سوم: تجهیزات تابلویی تابلو برق
فصل چهارم: برقگیر چیست؟ + محاسبه تعداد برقگیر در ساختمان
فصل پنجم: برق اضطراری چیست؟
فصل ششم : محاسبات روشنایی داخلی
فصل هشتم:نحوه محاسبه تابلو برق خازن
فصل نهم: تاسیسات برقی استخر
فصل دهم: هماهنگی حفاظت های الکتریکی
فصل یازدهم: محاسبات تابلو کنتور برق
فصل دوازدهم: ترانسفورماتور چیست؟
فصل سیزدهم: بررسی الکتروموتور آسنکرون
فصل چهاردهم: محاسبات سیستم اعلام حریق
فصل پانزدهم:محاسبات آنتن مرکزی
فصل شانزدهم: محاسبات سیستم صوتی و بلندگو
فصل هفدهم:محاسبات دوربین مدار بسته
فصل هجدهم: شبکه کامپیوتر
اصول طراحی و محاسبات بانک خازنی (بررسی و تحلیل جامع پیوست ۵ مبحث ۱۳)
