برق, برق صنعتی, کنترل و ابزار دقیق

آشنایی با خازن‌ اصلاح ضریب قدرت + قیمت خازن‌های بانک خازنی

اصلاح ضریب قدرت

همه‌چیز در مورد ویژگی‌‌ها و انواع خازن‌های بانک خازنی

پیش از معرفی خازن‌های بانک خازنی، اجازه دهید یکی از ساده‌ترین مفاهیم مدار الکتریکی را با هم مرور کنیم. یک مدار الکتریکی ساده شامل خازن و لامپ را در نظر بگیرید که به یک منبع تغذیه متصل است. اگر جریان برق قطع شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ لامپ همچنان تا چند ثانیه روشن می‌ماند و سپس خاموش می‌شود. اما چرا؟ راز روشن ماندن لامپ، در عملکرد خازن نهفته است. خازن‌ها، بار الکتریکی موجود در مدار را در خود ذخیره می‌کنند و در زمان قطع جریان، مانند یک باتری، انرژی مدار را تامین می‌کنند.

حال اگر در یک مدار، منبع تغذیه از نوع متناوب باشد و علاوه بر خازن، تجهیزاتی مانند ترانسفورماتور قدرت و کوره القایی وجود داشته باشد، بین جریان و ولتاژ اختلاف فاز ایجاد می‌شود؛ این اختلاف فاز، سبب ایجاد مولفه راکتیو در مدار می‎شود و ضریب توان را کم می‌کند. اینجاست که بانک‌های خازنی، وظیفه خود را در مدار آغاز می‌کنند و با تأمین توان راکتیو مورد نیاز مدار و اصلاح ضریب توان، از افزایش هزینه برق و آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری می‌کنند. اصلی‌ترین بخش هر بانک خازنی، خازن‌‌های سه‌فاز یا صنعتی هستند. در این مقاله، انواع خازن‌های اصلاح ضریب توان معرفی شده و نحوه پلاک‌خوانی خازن‌های قدرت بررسی می‌شود. پیشنهاد می‌کنیم تا پایان این بلاگ، با آکادمی ماهر همراه باشید.

برای آشنایی با سرفصل‌های جذاب دوره طراحی بانک خازنی ماهر کلیک کنید.
انواع خازن‌های بانک خازنی | آکادمی ماهر
شکل ۱: انواع خازن‌های بانک خازنی

بیشتر بخوانید: برای آشنایی بیشتر با بانک خازنی و نحوه عملکرد آن به مقاله «بانک خازنی و انواع آن به زبان ساده» مراجعه کنید.

منظور از اصلاح ضریب قدرت چیست؟

ضریب توان یا cosφ، نسبت توان مفید (توان اکتیو) به توان کل (توان ظاهری) در مدار است. این ضریب هر چه به عدد ۱ نزدیک‌تر باشد، به این معناست که مدار، به توان غیر‌مفید (راکتیو) کمتری نیاز دارد و بازدهی سیستم بهتر است. برخی از تجهیزات مانند الکتروموتور و کوره‌های القایی، نوعی تاخیر الکتریکی و بار سلفی در مدار ایجاد می کنند که به آن اندوکتانس می‌گویند. اندوکتانس باعث ایجاد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ شده و به سبب آن، توان راکتیو سلفی در مدار افزایش می‌یابد. این نوع توان، در مدار مصرف نمی‌شود؛ اما تجهیزات سلفی برای عملکرد خود به آن نیاز دارند؛ به همین دلیل، جریان بیشتری از شبکه برق دریافت می‌کنند. در نتیجه، هزینه برق مصرفی زیادتر می‌شود؛ سیستم دچار اضافه بار شده و به شبکه برق فشار می‌آید. به طور خلاصه، افزایش توان راکتیو سلفی در مدار سبب کاهش ضریب توان می‌شود. تجهیزات دیگری مانند یکسوسازها و درایوهای فرکانس‌متغیر نیز می‌توانند در شکل موج جریان اعوجاج ایجاد کنند و ضریب توان را کاهش دهند.

به همین دلیل، متخصصان برق همواره سعی می‌کنند توان راکتیو سلفی مدار را به‌وسیله بانک‌های خازنی جبران کنند و با اصلاح ضریب توان (PFC یا Power Factor Correction)، مقدار آن را به عدد ۱ نزدیک‌تر کنند.

تجربه ثابت کرده است که بهترین مقدار برای ضریب توان در سیستم، عددی در بازه ۰.۹ تا ۰.۹۸ است و در صورت دستیابی به این ضریب توان، شرکت توزیع برق جریمه‌ای برای مصرف‌کننده در نظر نمی‌گیرد.

بانک خازنی و خازن‌های سه‌فاز

بانک‌های خازنی، از اتصال موازی چند خازن صنعتی (خازن سه‌فاز) تشکیل می‌شوند و برای اصلاح ضریب توان، کاهش تلفات در مدار، بهبود ولتاژ، افزایش ظرفیت سیستم و کاهش هزینه برق مصرفی در مدار قرار می‌گیرند. خازن‌های بانک خازنی در انواع، اندازه‌ها و طرح‌های مختلف تولید می‎شوند. رایج‌ترین انواع خازن‌های قدرت با استفاده از فیلم پلی پروپیلن متالایز (ترکیبی از پودر آلومینیوم و پلی‌اتیلن ترفتالات)، ساخته می‌شوند. در ساخت تعدادی دیگر از آن‎ها از کاغذ مخصوصی از جنس پلی استر متالایز، حاوی لایه نازکی از آلیاژ فلز استفاده می‎شود. اما این خازن‌ها چطور به مدار متصل می‌شوند؟ با توجه به نوع شبکه برق که تک‌فاز یا سه‌فاز است، بانک‌های خازنی در مدار قرار می‌گیرند. خازن‌های تک‌فاز به طور معمول با یکی از دو روش «ستاره (Star)» یا «مثلث (Delta)» به هم وصل می‌شوند تا یک خازن سه‌فاز ایجاد کنند. برای آشنایی با تعریف و مزایای هر کدام از روش‌های اتصال، به ادامه مطلب توجه کنید.

نحوه اتصال مدار بانک خازنی ستاره و مثلث
شکل ۲: نحوه اتصال مدار بانک خازنی ستاره و مثلث

روش اتصال مثلث

روش اتصال مثلث، کاربردی‌ترین روش اتصال خازن‌هاست که به طور معمول در محدوده فشار ضعیف استفاده می‌شود. البته استفاده از هر کدام از روش‌های اتصال برای طراحی خازن سه‌فاز و استفاده از آن در سطوح ولتاژ مختلف، امکان‌پذیر است؛ اما از نظر اقتصادی، استفاده از روش مثلث در فشارهای بالا به‌صرفه نیست. همان‌طور که در تصویر بالا می‌بینید در اتصال مثلث، هر خازن ولتاژ فاز کامل را دریافت می‌‌کند. به همین دلیل، برای استفاده از این روش اتصال در ولتاژهای زیاد و فشار متوسط، باید از خازن‌هایی با درجه ولتاژ بالا استفاده کرد که هزینه بالاتری دارند. از مهم‌ترین مزایای روش اتصال مثلث می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • در اتصال مثلث، توان راکتیو بیشتری توسط خازن‌های اصلاح ضریب توان تولید می‌شود؛ زیرا ولتاژ اعمال شده به دو سر هر خازن در این روش بیشتر است.
  • در اتصال مثلث خازن‌ها، تاثیر هارمونیک‌ها بر سیستم کمتر است.
  • اگر یکی از خازن‌ها در هر فاز به هر دلیلی از مدار خارج شود، ولتاژ سایر خازن‌ها تغییری نمی‌کند.

البته این روش نقطه ضعفی هم دارد؛ آن هم اعمال فشار ولتاژ بالا روی هر خازن است که باعث کاهش طول عمر خازن می‌شود.

روش اتصال ستاره

در فشارهای متوسط به بالا، از روش اتصال ستاره برای تولید بانک خازنی سه‌فاز استفاده می‌شود. دلیل آن هم ساده است. زیرا در اتصال ستاره، هر خازن ولتاژی کمتر از ولتاژ فاز دریافت می‌کند؛ فشار ایجاد شده روی خازن‌ها، حتی در بالاترین ولتاژها، زیاد نیست و به خازن‌ها آسیب نمی‌زند. برقراری اتصال ستاره بین خازن‌ها، ساده‌تر از اتصال مثلث است و در این روش، خازن‌ها طول عمر بیشتری دارند. اما، در اتصال ستاره، توان راکتیو کمتری تولید می‌شود. همچنین، در صورتی که یکی از خازن‌ها آسیب ببیند، ولتاژ اعمال‌شده روی سایر خازن‌‌ها تغییر می‌کند.
البته باید توجه داشت که بیشتر خازن‌های سه‌فاز با سربندی داخلی و به شکل یک محفظه استوانه‌ای یا کتابی تولید و به بازار عرضه می‌شوند. بنابراین، غالباً نیازی به سربندی خازن‌های تکفاز برای ساخت خازن‌ سه‌فاز نیست.

انواع خازن‌های اصلاح ضریب توان بر اساس محدوده ولتاژ

برای انتخاب مناسب‌ترین خازن برای مدار لازم است انواع خازن‌های بانک خازنی را بشناسید و مواردی مانند سطح ولتاژ مدار را بررسی کنید. خازن‌های بانک خازنی بر اساس سطح ولتاژ، ظاهر و نوع دی‌الکتریک قرار گرفته بین دو صفحه خازن، به دسته‌های متنوعی تقسیم می‌شوند. برای مثال، از نظر ظاهری، خازن‌های سه‌فاز در دو نوع زیر در بازار موجود هستند.

  • خازن‌های استوانه‌ای (Cylinder-Tubular)
  • خازن‌های کتابی (Box-type)

به طور معمول، خازن‌های کتابی مخصوص ولتاژهای بالای ۴۰ کیلووار تولید می‌شوند. برای آشنایی با انواع دیگر خازن‌های صنعتی، ابتدا به نمودار شکل ۳ و سپس به ادامه مطلب توجه کنید.

دسته‌بندی خازن‌های اصلاح ضریب قدرت
شکل ۳: دسته‌بندی خازن‌های اصلاح ضریب قدرت

خازن‌های سه‌فاز فشار ضعیف (Low Pressure Three-Phase Capacitor)

با توجه به ساختار و سطح ولتاژ، خازن‌ها به دو دسته اصلی فشار ضعیف و فشار متوسط تقسیم می‌شوند. خازن‌های فشار ضعیف، یکی از کاربردی‌ترین خازن‌ها در تابلوهای بانک خازنی هستند که سطح ولتاژ زیر ۱۰۰۰ ولت دارند. این تجهیزات در گذشته به صورت سیلندری و کتابی تولید می‌شدند؛ دی‌الکتریک آن‌ها هم به صورت روغنی یا گازی بود. اما امروزه، بیشتر به صورت استوانه‌ای، از نوع خشک و با اتصال مثلث تولید می‌شوند. ظرفیت خازن‌های سه‎فاز فشار ضعیف از ۲.۵ کیلووار تا ۳۰ کیلووار است و با ولتاژ ۲۳۰ تا ۸۰۰ ولت متناوب کار می‌کنند.

خازن استوانه‌ای فشار ضعیف
شکل ۴: خازن استوانه‌ای فشار ضعیف

خازن‌های سه‌فاز فشار متوسط (Medium Pressure Three-Phase Capacitor)

این نوع خازن‌ها همان‌طور که از نام آن‌ها مشخص است، برای سطح ولتاژ بالاتر از ۱۰۰۰ ولت استفاده می‌شوند و در تابلوهای بانک‌ خازنی فشار متوسط و فشار قوی به کار می‌روند. خازن‌های فشار متوسط از نوع خازن کتابی هستند. این تجهیزات دارای تعدادی اِلِمان خازنی هستند که به صورت سری و موازی به هم متصل می‌شوند تا سطح ولتاژ مورد نظر به دست بیاید. هر المان نیز برای ایمنی بالاتر، به یک فیوز داخلی وصل می‌شود که در صورت آسیب دیدن، به سرعت آن را از مدار خارج کند. جنس بدنه این خازن‌ها از فولاد ضدزنگ است و به طور معمول با دی‌الکتریک روغنی تولید می‌شوند. جالب است بدانید که خازن‌های فشار متوسط به صورت سفارشی، به درخواست خریداران و در دو نوع تک‌فاز و سه‌فاز طراحی می‌شوند.

خازن‌های قدرت فشار متوسط | آکادمی ماهر
شکل ۵: خازن‌های قدرت فشار متوسط

انواع خازن‌ها از نظر ساختار و نوع دی‌الکتریک

دی‌الکتریک یک ماده نارسانا و بدون الکترون آزاد است که هیچ جریانی را از خود عبور نمی‌دهد. این ماده، بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و باعث افزایش ظرفیت خازن می‎شود. خازن‌های بانک خازنی، به طور معمول دارای دی‌الکتریک با استقامت زیاد و تلفات کم هستند و بر این اساس، به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند.

خازن روغنی یا دائم (Oil Filled Capacitor)

احتمالا می‌توانید تعریف خازن‌های روغنی را از روی نام آن‌ها حدس بزنید. دی‌الکتریک این خازن‌ها، نوعی روغن است که باعث می‌شود خازن، ظرفیت کمتر و ولتاژ بیشتری داشته باشد. خازن‌های اصلاح ضریب توان روغنی، دوام و مقاومت بسیار بالایی در برابر هارمونیک‌ها دارند. البته نقاط ضعفی هم دارند؛ برای مثال، در یک مدار با خازن روغنی، در صورت ایجاد رزونانس هارمونیکی، تجهیزات برقی مدار آسیب می‎بینند یا به طور کامل می‎سوزند. امروزه، استفاده از این خازن‌ها در بخش فشار ضعیف ممنوع شده است و تنها در محدوده فشار متوسط استفاده می‌شوند. طراحی خازن‌های روغنی به گونه‌ای است که حتی پس از قطع موتور، به کار خود ادامه می‌دهند. به همین دلیل به عنوان خازن‌های دائم شناخته می‌شوند. خازن‌های روغنی در دمای -۵۵ درجه تا +۸۵ درجه سانتی‌گراد کار می‎کنند. نشتی آن‌ها نیز به وضوح دیده می‌شود که یکی از مهم‌ترین مزایای این نوع خازن‎ها است.

نمونه‌ای از خازن‌های روغنی فشار متوسط
شکل ۵: خازن‌های قدرت فشار متوسط

بیشتر بدانید

رزونانس هارمونیکی زمانی اتفاق می‌افتد که فرکانس طبیعی یکی از تجهیزات مانند ترانسفورماتور یا خازن، با فرکانس هارمونیک هم‌خوانی داشته باشد. در این صورت، بیشینه‌ای از سطح ولتاژ یا جریان ایجاد می‌شود که می‌تواند به تجهیزات آسیب بزند.

 خازن خشک (Dry Filled Capacitor)

این نوع خازن‌های بانک خازنی دارای دو ورقه نازک آلومینیوم هستند که به هیچ روغن عایق و مصنوعی آغشته نشده‌اند. خازن‌های خشک دارای ظرفیت بالا و ولتاژ کم هستند و بیشتر در بانک های خازنی فشار ضعیف یا برای راه‌اندازی موتورها در مدار به کار می‌روند. این تجهیزات در انواع ظرفیت‌ها و سطوح ولتاژ ساخته می‌شوند و در سطح ولتاژ فشار ضعیف و در ساخت تجهیزاتی مانند رله‌های جریان و ولتاژ، کاربرد زیادی دارند. به طور معمول، فاصله بین صفحات خازن‌های خشک استوانه‌ای با نوعی گاز پر می‌شود و خازن‌هایی با ظرفیت و ابعاد بزرگ‌تر، دارای دی‌الکتریک رزینی هستند؛ در برخی از انواع خازن‌های خشک نیز هیچ ماده‌ای فاصله بین صفحات را پر نمی‌کند.

خازن گازی (Nitrogen Filled Capacitor)

خازن‌های گازی، دارای دی‌الکتریک نیتروژن (ازت یا N2) هستند. این تجهیزات در محدوده ولتاژ فشار متوسط استفاده می‌شوند و برخی از انواع آن‌ها تا ولتاژ ۱۰۰ کیلووار را هم پشتیبانی می‌کنند. خازن‌های گازی وزن سبکی دارند؛ در کوتاه‌مدت به محیط زیست آسیب نمی‌زنند و بازیافت آن‌ها ساده‌تر است. از نقاط ضعف آن‌ها هم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • تشخیص نشتی این خازن‌ها سخت است.
  • این خازن‌ها احتمال نشت بالایی دارند.
  • نشت گاز نیتروژن خطرناک است و باعث ایجاد انفجار در محیط می‌شود.

خازن رزینی (Resin Filled Capacitor)

جدیدترین و بهترین نوع خازن اصلاح ضریب توان، خازن‌ رزینی است. بدنه این خازن‌ها از جنس رزین پلی‌ پروپیلن و الکترودهای خازن، از ورقه‌های نازک آلومینیوم یا فویل ساخته می‌شوند. دی‌الکتریک بین صفحات نیز از جنس رزین پلی‌استر است. این تجهیزات، طول عمر بالا و مقاومت زیادی در برابر جریان‌های شوک (اتصال و قطع ناگهانی برق) دارند. خازن‌های رزینی در ظرفیت‌های مختلف (۲.۵ تا ۵۰ کیلووار) ساخته می‌شوند و نسبت به خازن‌های روغنی، وزن سبک و ابعاد کوچکی دارند. این تجهیزات در محدوده فشار ضعیف کاربرد فراوانی دارند و امروزه بیشتر خازن‌های صنعتی با این نوع عایق تولید می‎شوند. از مهم‌ترین مزایای این نوع خازن‌های بانک خازنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • بدون نشتی
  • خطر انفجار کم

هزینه تولید و حمل و نقل کمتر از سایر انواع خازن‌ها

پلاک‌خوانی خازن سه‌فاز

شما چطور خازن مناسب برای تابلوی بانک خازنی را انتخاب می‌کنید؟ از روی نوع و ظاهر آن؟ یا با توجه به محدوده ولتاژ و جریان مدار؟ برای انتخاب مناسب‌ترین خازن برای تابلوی بانک خازنی، ابتدا لازم است مشخصات خازن صنعتی را با مشخصات سیستم (برای مثال، ولتاژ و فرکانس منبع) مطابقت دهید تا قابلیت اصلاح ضریب توان مدار را داشته باشد. به این کار، پلاک‌خوانی خازن می‌گویند. روی بدنه هر خازن صنعتی، یک جدول با تعدادی اعداد و ارقام چاپ شده است که نشان‌دهنده مشخصات و ویژگی‌های خازن است. به شکل ۷ دقت کنید.

نحوه پلاک‌خوانی خازن قدرت
شکل ۷: نحوه پلاک‌خوانی خازن قدرت
در ادامه، با بررسی معنای هر کدام از شماره‌های درج‌شده در شکل ۷، نحوه پلاک‌خوانی خازن سه‌فاز را به شما آموزش می‌دهیم.
 
عدد ۱: این عبارت، نشان‌دهنده مدل خازن است. با جستجوی مدل خازن در اینترنت، اطلاعات مفیدی در مورد نوع، اندازه، برند تولیدی خازن و شباهت‌ها و تفاوت‌های آن با مدل‌های مشابه به دست می‌آید.
عدد ۲: این عبارت نشان‌دهنده تعداد المنت‌های خازنی و ظرفیت خازن است. برای مثال در تصویر بالا، خازن اصلاح ضریب توان دارای ۳ عدد المنت خازنی با ظرفیت μf ۵۴.۸ است که با توجه به توان خازن، از -۵% تا +۱۰% نوسان دارد.
عدد ۳: جدول قرار گرفته روبروی عدد ۳، میزان ولتاژ نامی، توان راکتیو تولیدی خازن و فرکانس آن را نشان می‌دهد. برای مثال با توجه به این تصویر، خازن در ولتاژ ۴۱۵ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز، ۹ کیلووار توان راکتیو خازنی تولید می‌کند. توجه به اطلاعات این جدول برای اصلاح ضریب توان سیستم اهمیت بسیار بالایی دارد.
عدد ۴: در این قسمت، شما تنها یک حرف D مشاهده می‌کنید. اما منظور از آن چیست؟ این علامت، نشان‌دهنده نوع اتصال داخلی خازن است. به طور رایج در پلاک‌خوانی خازن‌های صنعتی، D یا شکل مثلث (△) نشان‌دهنده اتصال مثلث و Y بیان‌کننده اتصال ستاره است. پس، اتصالات داخلی خازن سه‎فازی که تصویر آن در بالا مشاهده می‌شود، از نوع مثلث است.
عدد ۵: در این بخش، مناسب‌ترین محدوده دمایی برای نگهداری خازن مشخص شده است. کمترین دما برای خازن مورد نظر -۴۰ درجه سانتی‌گراد و بیشترین دما، ۶۰ درجه سانتی‌گراد است. (شاید برای شما سوال شود که علامت D در کنار عدد ۶۰ چیست؟ جالب است بدانید که تعیین حداکثر میزان دما، بر اساس جدولی مطابق با استاندارد بین‌المللی انجام می‌شود که هر کدام از حروف، نشان‌دهنده عدد خاصی هستند. در این جدول، حداکثر دما، میانگین دمای روزانه و میانگین دمای سالانه برای هر خازن مشخص می‌شود. به جدول ۱ توجه کنید.
 
تعیین حداکثر دما برای هر خازن
جدول ۱- تعیین حداکثر دما برای هر خازن

عدد ۶: در این بخش دو علامت خاص نشان‌داده شده است. علامت حاوی پیکان (در زیر نماد اتصال داخلی) نشان‌دهنده سیستم «خودترمیم‌کنندگی» (Self-Healing) دی‌الکتریک است. در خازن‌هایی که دارای این سیستم هستند، به محض ایجاد یک خراش کوچک روی دی‌الکتریک، بخشی از لایه متالایز شده خازن تبخیر می‎شود تا خراش را ترمیم کند و اختلالی در روند کار خازن ایجاد نشود. البته با هر بار ترمیم، طول عمر خازن کمتر می‌شود. علامت دوم که شبیه به نماد مقاومت در نقشه‌های الکتریکی مدار است، نشان می‌دهد که خازن دارای مقاومت دشارژ داخلی است.

عدد ۷: شاید به خوبی در تصویر مشخص نباشد، اما عدد ۷ مربوط به عبارتی است که واحد min در کنار آن دیده می‌شود. این عبارت مربوط به زمان تخلیه (دشارژ) خازن و ولتاژ باقی‌مانده ایمن (پسماند ولتاژ) است. در مقاله «بانک خازنی و انواع آن به زبان ساده» بررسی کردیم که پس از قطع خازن‌های بانک خازنی از مدار، لازم است مدت زمانی صبر شود تا ولتاژ خازن، به ده درصد از ولتاژ نامی‌اش برسد؛ سپس برای اتصال مجدد آن به مدار اقدام شود. ولتاژ باقی‌مانده ایمن ولتاژی است که خازن پس از رسیدن به آن مقدار، آماده اتصال دوباره به مدار است. با توجه به تصویر، ولتاژ باقی‌مانده ایمن در این خازن ۵۰ ولت است که پس از یک دقیقه به دست می‌آید.

عدد ۸: این اعداد بیانگر حداکثر ولتاژ عایق یا ولتاژ ضربه قابل تحمل در ترمینال‌های خازن هستند.

عدد ۹: این عبارت، سه ویژگی خازن را مشخص می‌کند. با توجه به تصویر، این خازن از نوع خشک و با دی‎الکتریک نیتروژن است. عدد قرار گرفته روبروی IP نیز، میزان مقاومت آن را مشخص می‌کند. IP20 نشان می‌دهد که خازن برای بیشتر کاربردهای بانک خازنی مناسب است. (اگر به جای N2، عبارت Non-PCB پس از کلمه Dry نوشته می‎شد، یعنی که خازن از نوع خشک و بدون هیچ‌گونه مواد پرکننده است).

عدد ۱۰: Overpressure Disconnector به معنای قطع‌کننده فشار بیش از حد و نشان‌دهنده این است که خازن، دارای یک سیستم حفاظتی عالی است. این نوع خازن‌های بانک خازنی، دارای سیستم قطع اضافه فشار هستند که در برابر اضافه بار از خازن محافظت کرده و از سوراخ‌شدن دی‌الکتریک جلوگیری می‌کنند.

عدد ۱۱: حتما از دیدن دو تا عدد ۱۱ در تصویر تعجب کرده‌اید. این عدد روی بخش‌هایی از پلاک خازن گذاشته شده که نشان‌دهنده استاندارد و هشدارهای شرکت تولیدکننده خازن هستند. با مطالعه این عبارت‌ها، متوجه می‌شویم که این خازن دارای استاندارد بین‌المللی IEC 60831-1 است. همچنین به کاربر هشدار می‌دهد که پس از قطع جریان منبع تغذیه، به مدت ۵ دقیقه صبر کند و پس از گذشت این زمان، خازن را از مدار جدا یا به آن متصل کند.

مقاومت دشارژ خازن (Discharge Resistor)

گاهی اوقات برای انجام تعمیرات و نگهداری از سیستم، یا به دلایل ایمنی و انجام برخی آزمایش‌ها، لازم است که خازن‌ها تخلیه شوند. این وظیفه، بر عهده مقاومت دشارژ خازن است. مقاومت دشارژ یا تخلیه خازن، نوعی مقاومت است که بین دو الکترود خازن قدرت قرار می‌گیرد و پس از قطع منبع تغذیه، ولتاژ خازن‌ها را تا میزان ولتاژ ایمن، تخلیه می‌کند. این تجهیزات علاوه بر تخلیه خازن، برای دشارژ باتری‌های قرار گرفته در مدار کاربرد دارند. مقاومت‌های تخلیه به طور ویژه با توجه به هدف مورد نظر خود طراحی و تولید می‌شوند. مقدار آن‌ها نیز با توجه به ولتاژ ایمن و مدت زمان تخلیه خازن اندازه‌گیری می‌شود. بعضی از خازن‌های قدرت فشار ضعیف در طراحی خود مجهز به مقاومت دشارژ داخلی هستند و برای دشارژ آن‌ها نیازی به استفاده از مقاومت دیگری نیست؛ اما برای دشارژ خازن‌های فشار متوسط و فشار قوی به مقاومت دشارژ نیاز است. در شکل ۸، یک نمونه مقاومت قدرت برای دشارژ خازن‌های قدرت فشار قوی و فشار متوسط را مشاهده می‌کنید.

مقاومت دشارژ خازن قدرت فشار قوی
شکل ۸: مقاومت دشارژ خازن قدرت فشار قوی

قطع‌کننده فشار بیش‌ از حد (Overpressure Disconnector)

اگر به دلیل اضافه بار، خرابی خازن‎ها و یا تجمع گازهای ایجاد شده بر اثر شکست‌های الکتریکی خازن، فشار درون خازن بیش از اندازه زیاد شود، فیوز به تنهایی نمی‌تواند از خازن محافظت کند. به همین دلیل، در بسیاری از خازن‌ها، سیستمی طراحی می‌شود که به محض بالا رفتن فشار، ارتباط خازن را با مدار و منبع تغذیه قطع می‌کند تا خازن، دی‌الکتریک آن و سایر تجهیزات مدار آسیب نبینند. این سیستم، «قطع‌کننده فشار بیش‌ از حد» نام دارد. برای طراحی این سیستم، شیاری در بدنه فلزی خازن ایجاد شده و به سمت داخل، جمع می‌شود. در صورت زیاد شدن فشار داخلی، شیار باز می‌شود و گازها، درپوش خازن را به سمت بالا هدایت می‌کنند؛ تا جایی که ارتباط خازن با مدار قطع شود.

طراحی سیستم قطع فشار بیش از حد
شکل ۹- طراحی سیستم قطع فشار بیش از حد

رنج ولتاژ خازن های اصلاح ضریب توان

بیشترین استفاده از خازن‌های اصلاح ضریب توان در سیستم‌های قدرت فشار ضعیف است. در این سیستم‌ها محدوده ولتاژ از ۲۴۰ تا ۶۰۰ ولت است. اما خازن‌هایی نیز هستند که در خطوط انتقال و توزیع به‌منظور اصلاح ضریب توان استفاده می‌شوند. رنج ولتاژ این نوع خازن‌ها گاهی تا ۱۳.۲ کیلووات است. در شکل ۱۰ یک خازن قدرت سه‌فاز با ولتاژ ۶.۶ کیلوولت را می‌بینید.

خازن قدرت ولتاژ‌بالا
شکل ۱۰- خازن قدرت ولتاژ‌بالا

قیمت خازن‌های بانک خازنی

همان‌طور که پیش از این اشاره کردیم، خازن‌های بانک خازنی انواع بسیار متنوعی دارند و در ابعاد و ظرفیت‌های مختلف تولید می‌شوند. به همین دلیل، بازه قیمتی ثابتی نمی‌توان برای آن‌ها تعیین کرد. از طرف دیگر، خازن‌هایی که از تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر در ساخت آن‌ها استفاده شده است، مانند خازن رزینی، قیمت بالاتری نسبت به سایر خازن‌ها دارند. قیمت خازن‌های اصلاح ضریب توان فشار ضعیف و فشار متوسط هم یکسان نیست.

سخن پایانی

خازن‌های بانک خازنی، یکی از اصلی‌ترین اجزای سیستم‌های الکتریکی هستند که وظیفه اصلاح ضریب توان و تامین توان راکتیو مورد نیاز سیستم را بر عهده دارند. در این بلاگ، خازن‌های قدرت را معرفی کردیم و انواع آن‌ها را نام بردیم. همچنین به برخی مفاهیم خازن‌های سه‌فاز مانند روش پلاک‌خوانی و مقاومت دشارژ خازن را شرح دادیم. اگر به این مفاهیم علاقه دارید، پیشنهاد می‌کنم از سایر مقاله‌های آکادمی ماهر، مخصوصا بلاگ «رگولاتور بانک خازنی چیست؟» دیدن کنید. در ضمن، برای یادگیری صفر تا صد طراحی و اجرای بانک خازنی در سیستم فشار ضعیف می‌توانید دوره بانک خازنی ماهر را تهیه و آن را تماشا کنید.

به نظر شما، کدام یک از انواع خازن‌ها در صنعت کاربرد بیشتری دارند؟ نظرات ارزشمند خود را در زیر همین مقاله بنویسید و اگر سابقه کار با خازن‌های بانک خازنی را دارید، تجارب خود را در قسمت نظرات اضافه کنید تا از آن بهره ببریم.

بیشتر بخوانید: برای آشنایی بیشتر با رگولاتورها و نحوه عملکرد آن به مقاله «رگولاتور بانک خازنی چیست؟» مراجعه کنید.

سوالات متداول

اتصال مثلث؛ زیرا در این روش، توان راکتیو بیشتری تولید می‌شود و در صورت خرابی یکی از خازن‌ها، ولتاژ سایر خازن‌ها تغییر نمی‌کند.

این خازن‌ها از نظر ظرفیت، طول عمر، ساختار و بازدهی با یک‌دیگر متفاوت هستند. خازن خشک به طور معمول ظرفیتی بیشتر از خازن روغنی و بالاتر از ۱۰۰۰ میکروفاراد دارد؛ اما طول عمر آن کمتر از خازن روغنی است.

منابع

https://passive-components.eu/an-introduction-to-capacitor-based-power-factor-correction-circuits

https://fastron.com.au/blogs/power-factor-correction/type-of-power-factor-capacitors

سوال:

آیا تا به‌حال تجربه استفاده از خازن‌های اصلاح ضریب قدرت را در پروژه‌های خود داشته‌اید؟

تجربه و سوالات خود در این رابطه ، با ما در میان بگذارید. 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *