آیا خازنهای سه فاز ستاره میتوانند جریان راه اندازی را کاهش دهند؟

خازنهای سه فاز ستاره زمین شده یا سافت استارت؟ کدام را انتخاب کنیم

جبران سازی

جهت جبران راکتیو و بهبود توان در سیستم از بانک های خازنی که بصورت موازی با سایر بارها نصب میشود استفاده میگردد. بانک های خازنی معمولا در ابتدای خط ورودی برق و در صورت وجود ترانس بعد از ترانس نصب میشود و بارهای راکتیو تولید داخل سیستم قبل از ورود به شبکه توزیع کاهش می یابد. عملا این کار به نفع شرکتهای توزیع برق می باشد چرا که بار راکتیو بر روی الکترو موتورها تولید و به شبکه توزیع اعمال میگردد این بارها از کابل های ورودی موتورها کشیده شده و موجب افزایش جریان و افزایش تلفات انرژی میشود.

پنج مورد از اشتباهات خطر ساز درباره موتورهای الکتریکی

اهداف جبران سازی بار راکتیو:

۱- اصلاح ضریب توان : بدین معناست که توان راکتیو مورد نیاز به جای آنکه از منابع برق تامین شود در محل بار تولید گردد در این حالت جریان تغذیه کمترین مقدار را دارد و قادر است توان واقعی را با ولتاز ثابت تری تغذیه کند و جریان و ولتاژ هم فاز شده و ضریب توان به یک نزدیک باشد .

۲- تنظیم ولتاژ : تغییرات توان راکتیو منجر به تغییرات ولتاژ می شود جبران سازها با تولید توان راکتیو موجب تثبیت نسبی ولتاژ در برابر بارهای متغیر می گردد .

درایو های صنعتی ABB ACS880

جبران سازی با خازن :

جهت جبران سازی بار راکتیو و بهبود توان در سیستم از بانک خازنی استفاده می گردد که بصورت موازی با سایر بارها نصب می شود . بانکهای خازنی استاتیک معمولا در ابتدای ورودی برق و در صورت وجود ترانس بعد از ترانس نصب می شود و بارهای راکتیو تولیدی داخل مجموعه قبل از ورود به شبکه توزیع کاهش می یابد .

معایب جبران سازی با بانک خازنی :

1. خازنهای موجود در بازار بصورت مثلث می باشد این نوع خازنها علاوه بر تولید و تزریق توان راکتیو خود بعنوان مصرف کننده جریان برق عمل می کنند .
2. به منظور جلوگیری از تحمیل تلفات خازنی به شبکه ، معمولا از رگلاتور و کنتاکتور و ….. جهت ورود و خروج خازنها استفاده می شود .
3. ورود و خروج خازنها موجب آرک زدگی و سوختن کنتاکتور ها و تجهیزات جانبی می شود ضمن اینکه خازنها تحمل تغییرات سریع ولتاژ و جریان و هارمونیک را ندارند و سریعا آسیب می بینند . لذا هزینه های تعمیر و نگهداری بانک های خازنی بسیار بالاست .
4. استفاده از اینورتور و سافت استارترها در صنعت، موجب افزایش شدید هارمونیک های شبکه می گردد این هارمونیک ها در خازنهای مثلث ایجادحالت گردابی و در نهایت تشدید هارمونیک نموده وموجب آسیب دیدگی خازنها می شود .
5. برای راه اندازی موتورها با توان بالا حتما بایستی از حالت ستاره و مثلث استفاده نمود این امر نهایتا ۸ ثانیه به طول می کشد تا موتور راه اندازی شود در این حالت موتور جریانی تا ۶ برابر جریان نامی می کشد و پس از ۸ ثانیه به حالت نرمال می رسد این در حالی است که برای جلوگیری از ورود و خروخ سریع خازنها این زمان در رگلاتور ها حداقل ۲۰ ثانیه طراحی می شود ، در عمل کلیه جریان های راه اندازی موتور بدون حضور خازن صورت می گیرد .
6. اشباع شدن CT  ، عدم تنظیم صحیح رگلاتور ، عدم تناسب پله های خازنی ، خرابی کنتاکتورهای خازنی در اثر ورود و خروج بی رویه خازنها ، پایین بودن عمر مفید خازنها از دیگر معایب بانک های خازنی می باشد .

۴۰ نکته مهم و کاربردی در تاسیسات الکتریکی

مزایای جبران سازی با خازنهای سه فاز ستاره (UNT) :

1. با تغییر شکل داخلی خازنها از حالت مثلث به حالت ستاره ، ولتاژ سر خازنها از ۳۸۰ ولت به ۲۲۰ ولت کاهش می یابد لذا تحمل تغییرات ولتاز بسیار بالایی دارند .
2. در صورت اعمال هارمونیک شبکه به دو سرخازنهای ستاره ، حالت گردابی درون خازنها بوجود نمی آید لذا در مقابل هارمونیک ها آسیب نمی بینند .
3. در صورت نصب بروی الکتروموتورها ، قادرند علاوه بر کاهش جریانهای استارت اولیه موتورها ، تلفات الکتروموتورها و تلفات کابلی آن را نیز کاهش دهند. میزان کاهش تلفات بستگی به مقدار ضریب توان موتورها دارد .
4. بالا بودن عمر مفید ، قابل تعمیر بودن ، نصب و راه اندازی آسان ، و هزینه های پایین طراحی و ساخت و تعمیر و نگهداری نسبت به بانک های خازنی.

نتایج حاصل از نصب خازنهای سه فاز ستاره U.N.T بر روی موتور:

با نصب و راه اندازی این نوع خازن بر روی موتور سه فاز، علاوه بر کاهش توان راکتیو و آمپر موتور میتوان بخضی از تلفات اکتیو موتور و کابل مربوطه را نیز کاهش داد.

این کاهش به ضریب توان موتور بستگی دارد و هرچه ضریب توان موتور بستگی دارد و هرچه ضریب توان موتور پایین تر باشد تلفات نیز بیشتر شده و کاهش تلفات نیز چشمگیرتر خواهد بود.

جدول شماره ۱: نتاریج اندازه گیری موتور سه فاز

همانطور که مشاهده می گردد با وجود خازنهای U.N.T :

1. موتور تا ۳۳% توان راکتیو کمتری مصرف کرده است.
2. موتور تا ۱۴% توان اکتیو کمتری مصرف کرده است.
3. ضریب توان موتور (کسینوس فی) تا ۱۷% افزایش داشته است.
4. جریان موتور تا ۲۷% کاهش داشته است.

خازنهای سه فاز ستاره جایگزین راه اندازها

الکترو موتورها هنگام راه اندازی، جریانی حدود شش برابر جریان نامی میکشند این امر موجب افزایش بار راکتیو و کاهش شدید ضریب توان در موتورها میشود به منظور کاهش این جریان های اضافی میتوان از راه اندازی نرم یا همان سافت استارتر استفاده نمود.

سافت استارتر

همانگونه که از اسمشان مشخص است سافت استارترها صرفا جهت راه اندازی نرم استفاده میشود موتورها پس از راه اندازی بار راکتیو تولید کرده و به شبکه ارسال میکنند.

و اما راه انداز خازنی

اخیرا برای راه اندازی و کاهش بار راکتیو از اینورتر استفاده میشود. اینورتورها قادرند علاوه بر راه اندازی نرم، بار راکتیو تولیدی را نیز کاهش بدهند. بزرگترین چالش اینورترها تولید هارمونیک شدید میباشد و هرچه الکتروموتورها بزرگتر باشند اینورتر مربوطه نیز بزرگتر شده و هارمونیک تولیدی افزایش می یابد، به طوری که این هارمونیک ها موجب اخلال در مدارات () و بانک خازنی میشود چنانچه در برخی موارد هنگام استفاده از اینورتر و سافت استارتر، بانک خازنی از مدار خارج میشود یا توسط رله های تاخیری، پس از راه اندازی موتورها خازن ها وارد میشوند، لدا به منظور کاهش این هارمونیک ها نیاز به فیلترهای هارمونیکی میباشند هزینه نصب و راه اندازی آن نیز میباشد.

بهترین گزینه

بهترین گزینه برای جایگزینی موارد فوق استفاده از خازن سه فاز صنعتی ستاره می باشد که میتوان با نصب روی الکتروموتورها علاوه بر کاهش جریان های راه اندازی و کاهش بار راکتیو تولیدی، تلفات انرژی را در محل الکتروموتورها کاهش دهند.
با نصب خازن سه فاز صنعتی ستاره دیگر نیازی به استفاده از بانک خازنی نیز نمی باشد.