Power Factor Correction Device: Guide

A power factor correction device يوفر القدرة غير الفعالة بالقرب من الحمل الحثي، مما يقلل التيار غير الفعالة المسحوب من شبكة المرافق. عند تطبيقها بشكل صحيح، يمكن لمجموعة المكثفات خفض التيار، وتحرير سعة المحولات والكابلات، وتقليل الفاقد، والمساعدة في تجنب غرامات المرافق. يجب أن يتوافق التصميم مع ملف تعريف الحمل الحقيقي وبيئة التوافقيات؛ فببساطة تركيب أكبر مجموعة متاحة يمكن أن يؤدي إلى التصحيح الزائد، أو الرنين، أو تلف المعدات.

ما الذي يغيّره تصحيح معامل القدرة

معامل القدرة هو نسبة القدرة الحقيقية بالكيلوواط إلى القدرة الظاهرية بالكيلو فولت أمبير: عامل القدرة (PF) = كيلوواط (kW) ÷ كيلو فولت أمبير (kVA). تستهلك المحركات، والمحولات، وأجهزة اللحام، وإضاءة التفريغ طاقة غير فعالة حثية. وينتج المكثف طاقة غير فعالة في الاتجاه المعاكس، بحيث يحمل النظام المنبعث تياراً غير ضروري أقل بينما تظل كيلوواطات الاستخدام مفيدة كما هي تقريباً.

المزايا الرئيسية لتحسين معامل القدرة هي انخفاض تيار الخط، وانخفاض هبوط الجهد وفاقد القدرة (مربع التيار × المقاومة)، وزيادة السعة القابلة للاستخدام في المحولات ومعدات التبديل، والاحتمال المحتمل لتقليل رسوم الطلب. وهو لا يقلل بشكل مباشر من الطاقة المستهلكة بواسطة الحمل الميكانيكي، ولا يمكنه تصحيح الكفاءة الضعيفة أو عدم اتزان الأحمال.

كيفية تحديد حجم مجموعة المكثفاتها

للحصول على حمل حقيقي معروف، يُقدَّر التصحيح المطلوب عادةً باستخدام Qc = P × (tan φ1 − tan φ2), ، حيث P هي الحمل بالكيلوواط، و φ1 هي الزاوية عند معامل القدرة الحالي، و φ2 هي الزاوية عند معامل القدرة المستهدف. على سبيل المثال، يتطلب تصحيح 500 كيلوواط من معامل قدرة 0.75 إلى 0.95 ما يقرب من 277 كيلوڤار. يجب أن يستخدم الحجم النهائي فترات الطلب المقاسة بدلاً من لوحات بيانات المعدات وحدها.

غالبًا ما يكون هدف مثل 0.95 إلى 0.98 أكثر أمانًا من محاولة الحفاظ على الوحدة في ظل كل ظروف التشغيل. وإذا كان الحمل متغيراً، فقم بتقسيم إجمالي الكيلوڤار (kVAr) إلى مراحل. وتحدد أصغر مرحلة دقة وحدة التحكم، بينما يمنع تسلسل المراحل المعقول التبديل المستمر حول الهدف.

طرق تصحيح ثابتة، تلقائية، وسريعة

المكثفات الثابتة

المكثف الثابت مناسب لعمل فردي مستقر، مثل محرك يعمل بشكل مستمر. يجب تبديله مع الحمل والتحقق منه مقابل حدود الإثارة الذاتية. التصحيح الثابت على محول أو محرك محمل بشكل خفيف يمكن أن ينتج عنه معامل قدرة متقدم.

بنوك المكثفات الأوتوماتيكية

An automatic power factor correction device bank uses a controller to add or remove contactor-switched stages. It is the usual choice for a main low-voltage distribution board serving multiple variable loads. The bank should coordinate with the incoming breaker and the site’s محطة فرعية مجهزة مسبقاً سعة.

الحلول المُبدَّلة بالثايرستور والنشطة

قد تتطلب الأحمال المتذبوحة بسرعة تبديل الثايرستور لأن الملامسات التقليدية لا تستطيع مواكبة التغيرات بالسرعة الكافية. تستخدم تصحيح معامل القدرة النشط في المعدات الإلكترونية والمرشحات التوافقية النشطة إلكترونيات القوى؛ وهذه تختلف عن بنية المكثفات التحويلية التقليدية. تعتمد معدات تصحيح معامل القدرة المناسبة على وقت الاستجابة، الطيف التوافقي، الجهد، وسلوك الحمل.

التوافقية ومفاعلات إلغاء الضبط

يمكن للمكثفات ومحاثة النظام المنبعث تشكيل دائرة رنين. قد تقوم محركات التردد المتغير وأنظمة مزود الطاقة غير المنقطع (UPS) والمقومات والأحمال غير الخطية المشابهة بحقن توافقيات يتم تضخيمها عند الرنين. تشمل الأعراض ارتفاع درجة حرارة المكثف، وتشغيل المصهرات، وتلف الموصلات، وتشوه الجهد، وقصر العمر الافتراضي.

لذلك، يجب أن يسبق التصميم في أي نظام صناعي إجراء دراسة توافقية (هارمونيك). تعمل المفاعلات منقوصة الضبط (المزيل للضبط) المتصلة على التوالي مع مراحل المكثفات على إزاحة رنين التردد إلى ما دون الحد التوافقي المزعج وتحديد تيار التدفق المفاجئ. وحيثما يكون التشوه شديداً، قد يلزم استخدام مجموعة مكثفات مزودة بمرشحات أو مرشح توافقي نشط. يجب أيضاً تنسيق مجموعة المكثفات مع معدات المفاتيح الكهربائية المتوسطة الجهد ومرحلات الحماية الموجودة.

الحماية، والتبديل، والتركيب

يمكن أن يتجاوز تيار المكثف قيمته الاسمية بسبب تفاوت الجهد والتوافقيات. قم بتحديد الكابلات، والقضبان الناقلة، والقواطع، والصمامات، والملامسات، والمفاعلات لتتناسب مع الخدمة المستمرة وخدمة التيار البدئي المحددة من قبل الشركة المصنعة. تستخدم ملامسات خدمة المكثفات مقاومات شحن مسبق أو ترتيبات تحديد للتحكم في عابرات التبديل.

وفر مقاومات التفريغ، وتهوية الغلاف، والتأريض، وملصقات التحذير، والخلوص الكافي. تُعد درجات الحرارة مهمة بشكل خاص لأن عمر المكثفات ينخفض بسرعة عندما تعمل المادة العازلة بدرجة حرارة عالية جداً. قد تتطلب مجموعات المكثفات ذات الجهد المتوسط أيضاً حماية ضد عدم الاتزان، ومانعات الصواعق، وأجهزة تبديل مخصصة، وتعشيقاً متوافقاً مع معدات مثل معدات مفاتيح كهربائية مغلفة بالمعدن بقوة 40.5 كيلو فولت.

قائمة التحقق الخاصة بالتشغيل والصيانة

قبل تنشيط الطاقة، تحقق من السعة، والعزل، والأسلاك، وعزم الدوران، التأريض، وتقييمات الصمامات، ومدخلات وحدة التحكم، وقطبية محولات التيار، وقت التفريغ. قم بتنشيط المراحل بشكل فردي وسجل التيار، والجهد، والكيلو فولت أمبير التفاعلي، ومعامل القدرة، ودرجة الحرارة، والتشوه الكلي للتوافقيات. تأكد من أن وحدة التحكم تقوم بإزالة المراحل مع انخفاض الحمل.

أثناء التشغيل، قم بالفحص بحثاً عن الانتفاخ، أو التسريب، أو تغير اللون، أو الوصلات المفكوكة، أو المراوح التالفة، أو الضوضاء غير الطبيعية، أو عدم تساوي تيار الأوجه، أو تكرار عمل المصهرات. تتبع اتجاهات معامل القدرة وقراءات التوافقية بدلاً من الاعتماد فقط على شاشة وحدة التحكم. إن حدوث عطل متكرر هو تحذير للنظام يتطلب التحقيق، وليس لمجرد استبدال مكثف آخر.

كيفية تحديد نظام التصحيح المناسب

تزويد المورد بجهد وتردد النظام، والملفات المقاسة للكيلوواط/الكيلوفولت أمبير التفاعلي/معامل القدرة، ومقدرة المحول وممانعته، ومستوى القصر الكهربائي، وطيف التوافقيات، ونمط تبديل الأحمال، والظروف المحيطة، ومتطلبات الحاوية، ومستوى الأعطال المتاح، ومعامل القدرة المستهدف المرغوب. تتيح هذه المعلومات للشركة المصنعة تحديد أحجام المراحل، وتجهيز الجهد للمكثفات، وإزالة الضبط، وتقنية التبديل، والحماية، والتهوية كنظام متكامل واحد.

Power factor correction device selection

A correction device may be a fixed capacitor, automatic capacitor bank, detuned bank, active filter, synchronous device or inverter control. Select the method from the measured load profile, target, harmonic spectrum, switching frequency, available space and utility requirement. The calculated kvar is only a starting point; verify continuous current, inrush, discharge, protection and thermal duty with the manufacturer.

Place current transformers where the controller can see the power flow it is intended to regulate. Check CT polarity, phase mapping, deadband, switching delay, discharge time and minimum load. Review whether the equipment can become leading at night or during production breaks. A harmonic study may be required before connecting capacitors to a system with drives, UPS units or rectifiers.

فيديو تقني محايد

This neutral power-quality video supplements the calculation; final correction settings require measured site data and an approved engineering review.