کنترل کننده ضریب توان برای بهبود ضریب توان در سیستم های الکتریکی استفاده می شود و باعث کاهش هزینه برق مصرفی می گردد.
در عصر امروز، افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی در بخش های مختلف صنعت، تجاری و خانگی موجب شده است تا مسئله بهبود کارایی و بهره وری سیستم های برق رسانی بیش از پیش اهمیت پیدا کند. یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر کارکرد بهینه این سیستم ها، ضریب توان است. ضریب توان به نسبت توان اکتیو به توان ظاهری در یک سیستم الکتریکی اطلاق می شود.
ضریب توان پایین نه تنها باعث افزایش هزینه های برق مصرفی می گردد، بلکه می تواند باعث کاهش ظرفیت انتقال توان در شبکه و افزایش افت ولتاژ شود.
کنترل کننده ضریب توان چیست؟
یک کنترل کننده ضریب توان (power factor controller) دستگاهی است که به منظور بهبود ضریب توان سیستم های الکتریکی استفاده می شود. ضریب توان معیاری از راندمان مصرف انرژی الکتریکی می باشد که مقدار آن بین صفر تا یک متغیر است. هرچه ضریب توان به یک نزدیک تر باشد، کارایی انرژی الکتریکی بیشتر خواهد بود. کنترل کننده ضریب توان بدین شکل عمل می کند:
- کنترل کننده ضریب توان با اندازه گیری ولتاژ و جریان در مدار، ضریب توان کنونی را محاسبه می کند.
- این اطلاعات را با یک ضریب توان مطلوب مورد نظر مقایسه می نماید.
- در صورت نیاز، با سوئیچ کردن خازن های متصل به مدار، ضریب توان را به سمت مطلوب تنظیم می کند.
این فرآیند مداوم تنظیم ضریب توان باعث بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی و کاهش هزینه های آن می شود. کنترل کننده های ضریب توان در صنایع، ساختمان ها و شبکه های توزیع برق کاربرد گسترده ای دارند.
کنترل توان راکتیو نصب
کنترل توان راکتیو یا (reactive power control) یک روش مهم برای بهبود ضریب توان در سیستم های الکتریکی است. این کنترل با نصب و به کارگیری تجهیزاتی مانند خازن ها و سلف ها در مدار انجام می شود:
1. خازن ها
- خازن ها به طور موازی با بار الکتریکی نصب می گردند.
- خازن ها توان راکتیو مورد نیاز بار را تامین می کنند و باعث بهبود ضریب توان می شوند.
- با تغییر ظرفیت خازن ها، توان راکتیو قابل تنظیم است.
2. سلف ها
- سلف ها نیز به طور موازی با بار الکتریکی نصب می گردند.
- سلف ها توان راکتیو را جذب می کنند و باعث کاهش توان راکتیو مدار و بهبود ضریب توان می شوند.
- با تغییر اندوکتانس سلف ها، توان راکتیو جذبی قابل تنظیم است.
3. کنترل کننده های توان راکتیو
- این دستگاه ها با سنسورهای ولتاژ و جریان، ضریب توان را اندازه گیری می کنند.
- سپس با تنظیم خازن ها و سلف ها، توان راکتیو را بهینه سازی می نمایند.
این سیستم های کنترل توان راکتیو به طور گسترده در شبکه های توزیع برق، صنایع و ساختمان ها به کار گرفته می شوند.
نکات مهم در انتخاب کنترل‌کننده
در انتخاب و نصب یک کنترل کننده ضریب توان موارد مهمی باید مورد توجه قرار گیرند:
1. توان نامی و ظرفیت:
- انتخاب کنترل کننده باید متناسب با قدرت و ظرفیت مصرف کنندگان برق باشد.
- ظرفیت بیشتر از نیاز باعث افزایش هزینه و ناکارآمدی می شود.
2. محدوده تنظیم ضریب توان:
- کنترل کننده باید بتواند ضریب توان را در محدوده مورد نیاز تنظیم کند.
- این محدوده معمولا بین 0.85 تا 0.95 است.
3. سرعت پاسخ:
- کنترل کننده باید سریعا تغییرات بار را تشخیص داده و ضریب توان را تنظیم کند.
- سرعت پاسخ مناسب معمولا کمتر از 5 ثانیه است.
4. هماهنگی با شبکه:
- کنترل کننده باید با ولتاژ و فرکانس شبکه هماهنگ باشد.
5. قابلیت های پیشرفته:
- تنظیمات قابل برنامه ریزی
- نمایش وضعیت و اطلاعات سیستم
- قابلیت اتصال به شبکه و کنترل از راه دور
با در نظر گرفتن این موارد می توان کنترل کننده ضریب توان مناسب را انتخاب و نصب کرد.
مزایای کنترل کننده
استفاده از کنترل کننده ضریب توان در سیستم های الکتریکی مزایای متعددی دارد:
- بهبود ضریب توان: کنترل کننده با تنظیم توان راکتیو، ضریب توان را به سمت مقدار مطلوب (معمولا بالای 0.95) هدایت می کند. این باعث کاهش تلفات توان و افزایش بازده انرژی الکتریکی می شود.
- کاهش هزینه های انرژی: بهبود ضریب توان باعث کاهش مصرف توان اکتیو (کیلووات) می گردد. این امر منجر به کاهش هزینه های قبض برق مشترکان می شود.
- افزایش ظرفیت شبکه: با بهبود ضریب توان، ظرفیت انتقال توان در شبکه افزایش می یابد. در نتیجه ضرورت سرمایه گذاری در توسعه شبکه کاهش پیدا می کند.
- کاهش افت ولتاژ: کنترل کننده با جبران توان راکتیو، افت ولتاژ در شبکه را کاهش می دهد. این امر باعث بهبود کیفیت توان و ثبات شبکه می شود.
- تطابق با استانداردها: استفاده از کنترل کننده ضریب توان سبب تطابق با الزامات استاندارد ضریب توان می گردد. این امر جریمه های احتمالی ناشی از عدم رعایت استاندارد را کاهش می دهد.
در مجموع، به کارگیری کنترل کننده های ضریب توان منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه ها، بهبود پایداری و کیفیت شبکه برق می شود.