مقدمه:

می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان (

CosΦ) به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتر است.

انواع توان در شبكه های توزیع:

می دانیم در شبكه های جریان متناوب توان ظاهری كه از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی كه هر قدر ضریب توان (

CosΦ) به یك نزدیكتر باشد سهم توان مفید بیشتر است . این اتفاق در مدارتی رخ می دهد كه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم كه سهم عمده مصارف شبكه ها را مصرف كننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می كنند . مانند الكتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوكها و .... كه درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می كند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الكتریكی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبكه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یك چهارم زمان تناوب توان دریافت می كند و در یك چهارم بعدی زمان ، توان را به شبكه پس می دهد . درست است كه نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمی دهد زیرا توان پس داده شده به شبكه امكان استفاده را برای مولد ایجاد نمی كند و این توان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف كننده اهمی – سلفی از شبكه توزیع شامل : سیمها – كابلها و ... عبور كرده است .

نتیجه اینكه سلف توانی را از مولد دریافت می كند اما این توان را به شبكه پس می دهد . این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرف كننده های فوق برای انجام اینكار به توان مذكور نیاز دارند اما این توان برای شبكه مضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :

- اضافه شدن جریان مولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر

- چون جریان شبكه زیاد می شود به سیمها و كابلهایی با سطح مقطع بالاتر برای كاهش افت ولتاژ نیاز است كه این موضوع هزینه اولیه شبكه را افزایش می دهد .

- اتلاف توان در شبكه های توزیع بصورت حرارت روی می دهد در نتیجه هر كاری كنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری كنید . نتیجه این اتلاف توان ،كاهش ولتاژ مصرف كننده می باشد كه این موضع راندمان مصرف كننده را پایین می آورد .

- نمی توان این توان را به مصرف كننده های اهمی سلفی تحویل نداد زیرا كار آنها مختل می شود .

اتصال خازن به شبكه:

خازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبكه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینكار در شبكه های تكفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبكه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند .

این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند كه بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبكه را تحمل كنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود كه ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبكه باشد .

محاسبه خازن:

نقش خازن در شبكه كاهش توان راكتیو مصرف كنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریب توان مفید به یك نزدیك می شود . پس با كنترل ضریب توان امكان كنترل توان راكتیو وجود دارد . این كار بكمك یك كسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بكمك كسینوس فی متر می توان دریافت كه ضریب توان و در نتیجه توان راكتیو در چه وضعیتی قرار دارد .

دامنه تغییرات ضریب توان (

CosΦ) :

خازن مذكور باید برابر نیاز شبكه باشد در غیر اینصورت خود توان راكتیو از مولد دریافت می كند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازن مطابق نیاز شبكه محاسبه شود .

پرسش : شبكه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟

پاسخ : مقداری كه ضریب توان را به یك نزدیك كند . این مقدار خازن خود توان راكتیوی ایجاد می كند كه توان راكتیو مصرف كننده اهمی – سلفی را جبران می كند . پس مقدار خازن به مقدار توان راكتیو مدار بستگی دارد . هر قدر این توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .

با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :

یك – مقدار ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری

دو – مقدار ضریب توان شبكه بعد از خازن گذاری كه انتظار داریم شبكه به آن برسد

سه - اندازه توان اكتیو

پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدار ضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یكی ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب كه می خواهیم با گذاردن خازن به آن برسیم . بكمك رابطه زیر مقدار توان راكتیو مورد نظر را كه با آمدن خازن تامین می شود محاسبه می كنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فارد برای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راكتیو آن خازن سخن گفته می شود.)