مقایسه توان راکتیو و اکتیو و توان ظاهری در آزمون نظام مهندسی برق

مقایسه توان راکتیو و اکتیو و توان ظاهری در آزمون نظام مهندسی برق

در شکل توان راکتیو یا غیر مفید به کف روی سطح دلستر تشبیه شده است

• خود دلستر به توان اکتیو با مفید
• مجموع دلستر با کف روی آن توان ظاهری تشبیه شده است

با این شبیه سازی دیگر نباید در درک تفاوت این توان ها مشکلی باشد

توان ظاهری که کار واقعی انجام می دهد.

برای درک ضریب توان در یک سیستم الکتریکی، ابتدا باید از برخی اصطلاحات اساسی که در یک سیستم الکتریکی استفاده می‌شود، آگاهی داشته باشیم.

kW – توان اکتیو (که به آن توان واقعی یا توان مفید یا توان واقعی نیز گفته می شود): توانی است که در واقع تجهیزات را تغذیه می کند و کار مفیدی را انجام می دهد.

kVAR – توان راکتیو: (که به آن توان غیر مفید) توانی است که تجهیزات مغناطیسی (ترانسفورماتور، موتور القایی و رله) برای تولید شار مغناطیسی به آن نیاز دارند.

kVA – توان ظاهری: – “جمع برداری” KVAR و KW است.

آیا در مورد این اصطلاحات گیج شده اید؟ بهتر است این اصطلاحات را با چند تشبیه ساده درک کنیم.

درک ضریب توان با استفاده از قیاس لیوان دلستر

فرض کنید در پارک هستید و روز بسیار گرمی است. شما یک لیوان دلستر سفارش می دهید.

بخش رفع تشنگی دلستر شما با KW نشان داده می شود. این توان قابل استفاده است.

همراه با دلستر شما کمی کف نیز می آید. (و آن کف تشنگی شما را برطرف نمی کند.) این کفبا KVAR نشان داده می شود. این قسمت توان هدر رفته است.

کل محتویات لیوان شما، KVA، این مجموع KW (دلستر) و KVAR (کف) است.

بنابراین، ما برخی از اصطلاحات اساسی را از قیاس لیوان دلستر فهمیدیم.
اکنون ما آماده ایم تا در مورد ضریب توان یاد بگیریم:

ضریب توان (Cos Φ) نسبت توان کاری (توان اکتیو) به توان ظاهری است.

PF = KW/KVA

با نگاهی به قیاس لیوان دلستر در بالا، ضریب توان نسبت دلستر(KW) به دلستربه اضافه کف (KVA) خواهد بود.
PF = KW / (KW + KVAR)
Cos Φ = دلستر / (دلستر + کف)

بنابراین، برای KVA داده شده:

هر چه کف بیشتری داشته باشید (درصد KVAR بیشتر باشد)، نسبت KW (دلستر) به KVA (دلستر به اضافه کف ) کمتر است. بنابراین، ضریب توان شما کمتر است.

هر چه کف کمتری داشته باشید (درصد KVAR کمتر باشد)، نسبت KW (دلستر) به KVA (دلستربه اضافه کف) بیشتر است. در واقع، وقتی کف (یا KVAR) شما به صفر نزدیک می شود،

ضریب توان شما به 1.0 نزدیک می شود.

مثلث توان در آزمون نظام مهندسی برق

“مثلث توان” این رابطه بین KW، KVA، KVAR و ضریب توان را نشان می دهد:

PF = KW/KVAR = Cos Φ
KVAR/KVA = Sin Φ

با نگاهی به قیاس لیوان دلستر

KVAR بسیار کوچک خواهد بود (کف به صفر نزدیک می شود)

KW و KVA تقریبا برابر خواهند بود (دلستر بیشتر؛ کف کمتر)

بنابراین، برای داشتن یک سیستم “کارآمد”، ما می خواهیم ضریب توان تا حد امکان به 1.0 نزدیک شود.

ضریب توان یک یا “ضریب توان واحد” هدف هر شرکت برق است.

به این دلیل است که اگر ضریب توان کمتر از یک باشد، آنها باید برای مقدار معینی از مصرف برق، جریان بیشتری را به کاربر عرضه کنند. با انجام این کار، آنها متحمل تلفات خط بیشتری می شوند.

چه چیزی باعث ضریب توان کم می شود؟

عالی، حالا فهمیدیم ضریب توان چیست.

اخیرا متوجه شدم که ضریب توان در کارخانه من بسیار پایین است. داشتم فکر می کردم چه گناهی کردم که باعث این اتفاق شد؟

از آنجایی که ضریب توان به عنوان نسبت KW به KVA تعریف می‌شود، می‌بینیم که ضریب توان پایین زمانی حاصل می‌شود که KW نسبت به KVA کوچک باشد.

• با یادآوری قیاس لیوان دلستر، این اتفاق زمانی رخ می دهد که KVAR (کف) بزرگ باشد.
• چه چیزی باعث یک KVAR بزرگ در یک سیستم می شود؟ پاسخ بارهای القایی است.

بارهای القایی (که منابع توان راکتیو هستند) عبارتند از:

• مبدل ها
• موتورهای القایی
• ژنراتورهای القایی (ژنراتور آسیاب بادی)
• روشنایی تخلیه با شدت بالا (HID).
• این بارهای القایی بخش عمده ای از توان مصرفی در مجتمع های صنعتی را تشکیل می دهند.

توان راکتیو (KVAR) مورد نیاز بارهای القایی، مقدار توان ظاهری (KVA) را در سیستم توزیع شما افزایش می دهد.

این افزایش در توان راکتیو و ظاهری منجر به زاویه بزرگتر θ (اندازه گیری شده بین KW و KVA) می شود. به یاد بیاورید که با افزایش θ، کسینوس θ (یا ضریب توان) کاهش می‌یابد.

بنابراین، بارهای القایی (با KVAR بزرگ) منجر به ضریب توان پایین می شود.

چرا باید فاکتور قدرت خود را بهبود بخشم؟

باشه. بنابراین من بارهای القایی در تأسیسات خود دارم که باعث می شود ضریب توان من کم شود. چرا باید بخواهم آن را بهبود بخشم؟

شما می خواهید ضریب قدرت خود را به دلایل مختلف بهبود بخشید. برخی از مزایای بهبود ضریب قدرت عبارتند از:

1. هزینه های آب و برق کمتر
بهبود ضریب توان می تواند قبض آب و برق را کاهش دهد

کاهش پیک تقاضای صورتحساب KW
حذف جریمه ضریب توان
زمانی که ضریب توان کمتر از 0.95 (برخی کمتر از 0.85) باشد، شرکت‌های برق معمولاً هزینه اضافی را از مشتریان دریافت می‌کنند. شما می توانید با افزایش ضریب توان خود از این هزینه اضافی جلوگیری کنید.

2. افزایش ظرفیت سیستم و کاهش تلفات سیستم
با افزودن خازن (مولد KVAR) به سیستم، ضریب توان بهبود یافته و ظرفیت KW سیستم افزایش می یابد.

ضریب توان اصلاح نشده باعث تلفات سیستم قدرت در سیستم توزیع شما می شود. با بهبود ضریب قدرت می توان این تلفات را کاهش داد.

با افزایش فعلی در هزینه انرژی، افزایش بهره وری تاسیسات بسیار مطلوب است. و با تلفات سیستم کمتر، شما همچنین می توانید بار اضافی را به سیستم خود اضافه کنید.

3. افزایش سطح ولتاژ و راندمان
بهبود ضریب توان می تواند سطح ولتاژ را در سیستم الکتریکی شما افزایش دهد و موتورهای کارآمدتری را به همراه داشته باشد.

همانطور که در بالا ذکر شد، ضریب توان اصلاح نشده باعث تلفات سیستم قدرت در سیستم توزیع شما می شود.

بنابراین، با افزایش ضریب توان خود، این افت ولتاژ را همراه با کابل های فیدر به حداقل می رسانید و از مشکلات مربوطه جلوگیری می کنید. موتورهای شما با افزایش اندکی ظرفیت و گشتاور راه اندازی، خنک تر و کارآمدتر خواهند بود.

چگونه ضریب قدرت خود را تصحیح (بهبود) کنم؟
چگونه می توانم ضریب قدرت خود را بهبود بخشم (یعنی افزایش)؟

ما دیدیم که منابع توان راکتیو (بارهای القایی) ضریب توان را کاهش می دهند:

• مبدل ها
• موتورهای القایی
• ژنراتورهای القایی (ژنراتور آسیاب بادی)
• روشنایی تخلیه با شدت بالا (HID).

به طور مشابه، مصرف کنندگان توان راکتیو ضریب توان را افزایش می دهند:

• خازن ها
• ژنراتورهای سنکرون (کاربردی و اضطراری)
• موتورهای سنکرون

بنابراین، جای تعجب نیست که یکی از راه های افزایش PF اضافه کردن خازن به سیستم است. این و سایر راه های افزایش ضریب توان در زیر ذکر شده است:

1. نصب خازن (KVAR Generator)

نصب خازن ها، قدرت راکتیو (KVAR یا فوم) را کاهش می دهد، بنابراین ضریب توان شما را افزایش می دهد.

هم اکنون به چگونگی کارکرد آن می پردازیم،

توان راکتیو (KVAR) ناشی از بارهای القایی، همیشه در زاویه 90 درجه نسبت به توان کاری (KW) عمل می کند.

اندوکتانس و ظرفیت 180 درجه به یکدیگر واکنش نشان می دهند. خازن ها KVAR را ذخیره می کنند و انرژی را در مقابل انرژی راکتیو ناشی از سلف آزاد می کنند.

وجود هر دو خازن و سلف در مدار یکسان منجر به انتقال متناوب مداوم انرژی بین این دو می شود.

بنابراین، هنگامی که مدار متعادل است، تمام انرژی آزاد شده توسط سلف توسط خازن جذب می شود.

2. به حداقل رساندن کارکرد موتورهای بیکار یا کم بار.

قبلاً در مورد این واقعیت صحبت کردیم که PF پایین به دلیل وجود موتورهای القایی است.

اما، به طور خاص، ضریب توان کم ناشی از کارکردن موتورهای القایی با بار کم است.

3. اجتناب از عملکرد تجهیزات بالاتر از ولتاژ نامی آن.

روش دیگر برای بهبود PF این است که از کارکرد تجهیزات بالاتر از ولتاژ نامی آنها خودداری کنید.

4. جایگزینی موتورهای استاندارد به دلیل سوختن آنها با موتورهای کم مصرف.

حتی با موتورهای کم مصرف، ضریب قدرت به طور قابل توجهی تحت تأثیر تغییرات بار است.

یک موتور باید نزدیک بار نامی خود کار کند تا مزایای طراحی ضریب توان بالا را درک کند.

علت سردرگمی در آزمون نظام مهندسی برق چیست؟

سربندی الکتروموتورها در آزمون نظام مهندسی برق

فهرست بها پایه تاسیسات برقی 1402

دوره آمادگی آزمون نظام مهندسی تاسیسات برق

روش قبولی در آزمون نظام مهندسی برق