آشنایی با بانک خازنی

خازن چیست؟

خازن یک وسیله الکتریکی متشکل از دو صفحه موازی است، فضای بین صفحات معمولا با هوا یا یک عایق (دی الکتریک) پر می شود. وظیفه آن ذخیره انرژی در مدار و ارائه آن در زمان مورد نیاز است. خازنی که ویژگی های زیر را داشته باشد، یک گزینه ایده آل برای استفاده در تابلو بانک خازنی خواهد بود:

•  قابلیت تحمل حرارات زیاد
•  عایق بودن در دماهای خیلی پایین و خیلی بالا
•  امکان تحمل جریان اولیه زیاد در زمان اتصال به شبکه
•  توان کار در ولتاژ شبکه سراسری
•  قابلیت تحمل زیاد در خصوص تبادلات جریان و توان

بانک خازنی چیست و چرا از آن استفاده می‌کنیم؟

ماهیت مصرف‌کننده‌های شبکه برق یا اکتیو می‌باشد یا راکتیو. وقتی که انرژی برق مصرف می‌شود و نتیجه آن برای ما ملموس است، می‌گوییم توان اکتیو از شبکه دریافت کرده‌ایم. مانند روشنایی خانه، چرخش ماشین لباسشویی، و در کارخانجات صنعتی مانند عملکرد کمپرسورها و نوارنقاله‌ها و …. . یک نوع از انرژی هم وجود دارد که برای ما ملموس نیست. اما بدون آن هم بسیاری از تجهیزات به ویژه الکتروموتور‌ها و بارهای با ماهیت سلفی، قادر به عملکرد نخواهند بود. برای مثال چرخش یک موتور نیازمند میدان مغناطیسی داخل آن می‌باشد که تماما نیازمند توان راکتیو می‌باشد. از طرفی لازم به ذکر است که شبکه برق توان اکتیو یا مفید را به ما داده و اگر توان راکتیو را از شبکه برق بخواهیم چون جریان بیشتری از اداره برق مصرف می‌کنیم به همان نسبت هم باید هزینه بیشتری به اداره برق بپردازیم. عمولاً در واحد‌های صنعتی و به طور کلی جاهایی که مصرف کننده آن‌ها سلفی می‌باشد، علاوه بر توان اکتیو از توان راکتیو هم استفاده میٰ‌کند. بانک خازنی توان راکتیو مصرفی را وارد مدار ما می‌کند. با این وجود ما توان راکتیو که برای راه اندازی الکترو موتور نیاز داریم از شبکه برق نمی‌گیرم و توسط بانک خازن نیاز شبکه به توان راکتیو را تامین می‌کنیم. با این کار انگار باری از دوش شبکه برق برداشته‌ایم که هم به نفع ما هست و هم به نفع اداره برق. چون هزینه قبض برق‌مان کاهش می‌یابد و فشار کمتری نیز بر شبکه برق اعمال می‌شود.

دلایل استفاده از بانک خازنی

1. اصلاح ضریب توان که باعث کاهش خسارات و صرفه جویی در مصرف برق می شود.
2.  جبران افت ولتاژ، تنظیم ولتاژ و ثابت نگه داشتن آن به دلیل جلوگیری از آسیب دیدن دستگاه ها
3.  کاهش سطح مقطع سیم به دلیل کاهش مصرف توان راکتیو
4.  کاهش هزینه برق مصرفی

بانک خازنی در کجا باید نصب شود؟

محل نصب بانک خازنی در عملکرد صحبح آن بسیار مهم و حائز اهمیت است توجه کنید که بانک خازنی باید بعد از کنتور برق و در نزدیک‌ترین محل به مصرف کننده‌ها ( جهت کاهش تلفات نصب گردد) و تمام مصرف شبکه را ببیند. به این معنا که تمام مصرف ما بعد از بانک خازنی باشد. اگر بانک خازنی در محل صحیحی نصب نشود به هیچ وجه عملکرد صحیحی ندارد.

از کجا بدانیم به بانک خازنی نیازداریم ؟

باید به سه روش زیر ضریب توان مصرف‌کننده‌ها را برررسی کنیم :

•  به تفکیک هر مصرف کننده: که معمولا برای الکتروموتورها همچین کاری صورت می‌گیرد. چرا که در پلاک الکتروموتورها و در مشخصات فنی آن‌ها درج می‌گردد.
•  استفاده از اطلاعاتی که در قبض برق مصرفی درج می‌گردد: که این امر هم مختص منازل و مجتمع‌های مسکونی دارای قبض‌های دیماندی و کارگاه‌ها و کارخانجات صنعتی کوچک می‌باشد.
•  برداشت اطلاعات شبکه:‌ با استفاده از دستگاه پاور آنالایزر در یک بازه زمانی مشخص که دقیقترین راه ممکن می‌باشد.

راه اندازی و نصب بانک خازنی 

 همانطور که در پاسخ به پرسش بانک خازنی چیست اشاره کردیم، بانک خازنی توان راکتیو یا همان توان غیرفعال را در اختیار ما قرار می‌دهد؛ منتهی درصورتی که نصب و راه‌اندازی آن به درستی صورت گیرد از این‌رو نصب و راه اندازی صحیح تجهیزات بانک خازن از اهمیت بالایی برخوردار است. مراحل انجام این کار را باید با دقت و ترتیب خاصی انجام گیرد تا به نتیجه مورد نظر برسید. هرگونه اشتباه در فرایند نصب و راه اندازی ممکن است مشکلاتی را ایجاد کند.

 از گام های مهم در راه اندازی بانک خازن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  کنترل محل نصب
• کنترل اتصال صحیح ترانس جریان
•  تنظیم و راه اندازی رگولاتور
•  تست نهایی و بهره برداری قبل از شروع فرآیند نصب باید به مسائل امنیتی توجه کرد. در تابلوها، ولتاژ خطرناکی وجود دارد که تماس با آن می تواند صدمات جبران ناپذیری را در بر داشته باشد. به همین دلیل هنگام کار با آن و راه اندازی بانک خازن باید از افراد آموزش دیده و متخصص استفاده کرد.

 برخی از اقدامات لازم قبل از راه اندازی بانک خازنی به شرح زیر است:

•  برای اتصال خازن به تاسیسات قدرت باید مسائل مربوط به قطع برق، اتصال زمین، لاک کردن کلید ها و … به همراه کسب مجوز ها طبق قوانین منطقه‌ای انجام شود.
•  تجهیزات باید دارای اتصال زمین باشند.
•  هرگز تجهیزات نزدیک مایعات یا محیط‌های مرطوب این‌ چنینی نصب نشوند.
•  از اتصال برق به تجهیزات آسیب‌دیده خودداری شود.
•  از باز بودن محفظه های تهویه اطمینان حاصل شود.
•  نکات مربوط به راه اندازی بانک خازن باید توسط فرد متخصص و حرفه ای انجام گردد.

مزایای تابلوهای بانک خازنی

با پیشرفت تکنولوژی استفاده از ترانس ها، سیم پیچ ها و موتور ها رونق بسیار گرفته است.هر عنصری که از سیم پیچ تشکیل شده باشد علاوه بر قدرت اکتیو،قدرت راکتیو نیز مصرف میکند. وجود مصرف کننده هایی مثل انواع موتور ها، پمپ های آب، چک های مهتابی، ترانس های لامپ ها و پرژکتور ها، آسانسورها و … باعث افزایش مصرف قدرت راکتیو شده است. انرژی مصرف شده توسط این عناصر را میتوان با نصب خازن موازی در مدار جبران و خنثی کرد. نصب خازن در نزدیک محل مصرف انرژی علاوه بر تخلیه شبکه از انتقال این توان باعث صرفه‎جویی های بسیاری نیزمی گردد :

کاهش افت ولتاژ : خازن ها به دلیل خنثی کردن جریان پیش فاز عناصر القایی جریان مصرف شده کل را کم می کنند و کم شدن این جریان باعث کم شدن تلفات در سیم ها و کاهش افت ولتاژ در سیم ها میشود.

استفاده کردن از کل آمپراژ برق خریداری شده : بدلیل کاهش جریان مصرفی توضیح داده در بند ۱ می توان جریان بیشتری از شبکه برق درخواست کرد بدون آنکه هزینه اضافی جهت خریداری کردن این جریان پرداخت شده باشد.

کاهش بیش از نیمی از هزینه قبوض برق : هنگامی که خازن در محل مصرف وجود نداشته باشد کنتور راکتیو اداره برق علاوه بر کنتور اکتیو شروع به محاسبه هزینه برق می کند. هزینه محاسبه شده توسط کنتور راکتیو تقریبا برابر کنتور اکتیو و در بعضی موارد از آن نیز بیشتر میباشد. یعنی بدون وجود تابلوهای بانک خازنی هزینه برق مصرفی تقریبا ۲ برابر بیشتر از زمانی است که تابلو های بانک خازنی وجود دارند. با توجه به مطالب فوق مشخص میشود که استفاده از تابلوهای بانک خازنی امری بهینه از نظر اقتصادی بوده و حتی میتوان گفت که نصب این تابلوها در محیط های صنعتی لازم و واجب است. شایان ذکر است که هزینه ای که جهت تهیه تابلوهای بانک خازنی صرف میشود در کمتر از یک سال از طریق صرفه جویی ای که در پرداخت هزینه برق بوجود می آید به کار فرما باز گردانده میشود.

انواع تابلو برق بانک خازنی در صنعت ما معمولاً در صنعت شاهد انواع مختلفی از این وسیله کاربردی هستیم. اصلاح ضریب توان در شبکه موضوعی بسیار با اهمیت است. این سبب شده تا انواع مختلفی از بانک های خازنی طراحی و تولید شوند. بر این اساس می توان انواع خازن ها (متفاوت از نظر نوع عایق به کار رفته) شامل موارد ذیل را بسته به نوع پروژه و شرایط آن مورد استفاده قرار داد. همانطور که احتمالاً از تعاریف کتب فیزیک دبیرستان به یاد دارید، هر چقدر که ضریب دی الکتریکی بیشتر باشد، خاصیت عایق بودن ماده نیز بالاتر خواهد بود.

•  روغنی Oil capacitor: از ویژگی های خازن های روغنی می توان به دوام بالا و اصلاح ضریب توان مناسب آن ها اشاره نمود. همچنین سطح مقاومت oil capacitor به هارمونیک بالا است. از طرفی معایب این مدل در این است که در برابر هارمونیک های شدید قابلیت تحمل ندارند. در نتیجه در این شرایط خازن و قطعات اطراف آن سوخته و معیوب می شوند.
• خشکDry capacitor: از مزایای خازن های خشک می توان به دوام طولانی، تلفات کم، خاصیت ضد انفجاری، ابعاد کوچک و داشتن سازگاری بالا با محیط زیست اشاره نمود.
•  گازی Gas Filled Capacitor:  در مدل گازی، فضای بین صفحات با دی الکتریکی به جز هوا (عمدتا گاز نیتروژن N2) بهره می برند. این وسلیه یکی از انواع پرکاربرد خازن در صنعت می باشد.
•  سرامیکی Ceramic capacitor: دی الکتریک این خازن ها از جنس ماده سرامیک مثل Barium titanate است. بنابراین خاصیت دی الکتریکی و ولتاژ کاری آن ها بسیار بالا است. از معایب این مدل نیز می توان وابستگی زیاد به دمای محیط نام برد. تغییر ظرفیت با تغییر دما برای خازن یک نقص به شمار می رود.