شرکت فراکو یک شرکت بین المللی در کشور آلمان می باشد که در بازار ایران در صنایع پتروشیمی و فولاد سهم بسزایی دارد.
از ویژگی های این خازن می توان به نکات زیر اشاره کرد :
1- تحمل جریان تا 3برابر جریان نامی
2- تحمل جریان حجومی تا 400 برابر جریان نامی
3- خاصیت خود ترمیمی
بر خلاف برندهای دیگر این برند برای ساخت خازن های 3فاز خود با در اختیار داشتن تکنولوژی منحصر بفرد به تولید نوعی خازن 3فاز با راندمان 93 درصدی کرده است که ، نسبت به قرار دادن 3 خازن تک فاز با مقاومت به صورت مثلث یا ستاره دارای راندمان بالاتریست.
عمدۀ مصرف کنندگان انرژی راکتیو عبارتند از :
۱- سیستمهای الکترونیک قدرت
مبدل های (Rectifiers( AC/Dc
مبدل های (Inverters( DC/AC
مبدل های (Converters( AC/AC
چاپرها (Choppers)
۲- مصرف‌کنندگان یا تجهیزاتی که دارای مشخصۀ غیر خطی هستند.
۳- مصرف‌کنندگانی که در شکل موج ولتاژ محل تغذیه خود اعوجاج (هارمونیک) ایجاد مینمایند .
۴- متعادل‌سازهای بارهای نامتعادل
۵- تثبیت‌کننده‌های ولتاژ
۶- کورههای القایی
۷- کورههای قوس الکتریکی
۸- جوشکاری سیستمهای AC و DC
مصرف انرژی راکتیو اجتناب‌ناپذیر است.
انتقال انرژی راکتیو، انتقال جریان الکتریکی است و انتقالش نیازمند به کابل با سطح مقطع بزرگتر، دکلهای فشار قوی مقاومتر و در نتیجه هزینه های مازاد است. همچنین افزایش تلفات الکتریکی و کاهش راندمان شبکه را نیز به همراه دارد. در مواردی مانند کاربردهای الکترونیک قدرت و متعادلسازی بارهای نامتعادل حتی انتقال انرژی راکتیو هم کارساز نبوده و باید انرژی در محل تولید گردد.
نحوه تامین توان راکتیو توسط خازن های صنعتی
در ابتدا و در اولین سیکل خازن ، توان را مستقیما از شبکه به میزان پنج ثابت زمانی که تقریبا معادل ۶۷٪ ظرفیت نامی آن میباشد گرفته و در خود ذخیره مینماید و باعث ایجاد حالت پیش فاز در هنگام تخلیه خواهد شد ، در طی یک قانون رفت و برگشتی با تجهیزاتی که بعنوان بار سلفی - اهمی شناخته میشوند ، این انرژی را برای آنان بجای شبکه تامین مینماید .
هنگامی که بار نیاز به توان راکتیو دارد خازن را دشارژ میکند ، و زمانیکه بار توان راکتیو را پس میدهد این خازن است که مجدد شارژ شده و نمیگذارد عمل رفت و برگشت توان غیر مفید با شبکه صورت بپذیرد .
تثبیت ولتاژ
مورد استفادۀ دیگر خازن به غیر از مباحث توان راکتیو؛ تثبیت ولتاژ تغذیه بار است بطوریکه بمحض در مدار قرارگرفتن خازن ها ، ولتاژ هر سه فاز تامین کننده یکسان خواهد شد ،
همچنین جریان هر سه فاز نیز یکسان میشود بدلیل تعادل جریان تزریقی خازن به مدار ، جریان نیز تعادل پیدا میکند ،
پس لزوم تعادل جریان تثبیت ولتاژیست که اتفاق می افتد ..
توجه به این نکته به درک بهتر موضوع کمک خواهد کرد که افزایش بار به معنی افزایش دامنۀ جریان کشیده شده از شبکه و ازدیاد افت ولتاژ در محل تغذیه است .؛
برای کاهش افت ولتاژ سه راه حل وجود دارد :
تقویت شبکه
کاهش بار
استفاده از خازن
تقویت شبکه :به معنای کاهش امپدانس معادل شبکه در محل تغذیه میباشد. انجام این مهم با افزایش ولتاژ شبکه ویا تغذیه چند سویۀ بار امکان پذیر است که برای اکثر مصرف‌کنندگان این کار امکانپذیر نیست.
کاهش بار : افت ولتاژ بیش از حد مجاز را با تقلیل دادن بار و یا تنظیم توالی زمانی بهره برداری دستگاهها میتوان جبران نمود.
استفاده از خازن : با تزریق کردن کیلووار توان راکتیو به شبکه در محل مصرف ولتاژ افزایش پیدا میکند و به تثبیت میرسد ..
اما ذکر این نکته حائز اهمیت است که تثبیت ولتاژ و تنظیم ضریب توان همزمان ممکن نخواهد بود .؛
اتصال خازن به شبکه
خازنهاي اصلاح ضريب توان بايد در شبکه بصورت موازي قرار گيرند . براي اينکار در شبکه هاي تکفاز بايد بهفاز و نول وصل شوند و در شبکه هاي سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره يا مثلث آنگاه به سه فاز متصل مي شوند .
اين خازنها بايد از انواعي انتخاب شوند که بتوانند دائمی در مدار قرار گيرند پس بايد بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند ؛در تولید خازن های شبکه فشار ضعیف ، رنج ولتاژ چهارصد ولت - چهارصد و چهل ولت - پانصد و بیست و پنج ولت عموم ولتاژهای تولیدی و پر کاربرد میباشد ،؛
در محاسبه خازن از انواعي استفاده مي شود که ولتاژ مجاز آنها ۱۵٪ بيشتر از ولتاژ شبکه باشد .قابلیت تحمل اضافه بار لازمه کیفیت می باشد ؛
در شبکه های آلوده به هارمونیک وقوع اضافه ولتاژ و اضافه جریان ناشی از رزونانس اجتناب ناپذیر است.به عنوان مثال تنها با حضور هارمونیک مرتبۀ یازدهم، مقدار موثر ولتاژ درصد افزایش مییابد ولی جریانعبوری از خازن افزایش مییابد.
همانطور که دیده میشود ظرفیت تحمل اضافه جریان به مراتب مهمتر از ظرفیت تحمل اضافه ولتاژ است.
دمای قابل تحمل
به ازای هر ۱۰ درجه سانتیگراد کاهش در دما، سرعت واکنشهای شیمیایی (مثل خوردگی و مانند آن) نصف میشود. به همین دلیل به طور کلی اگر خازن در محیطی با دمای کمتر از دمای نامی خود قرار گیرد، طول عمری طولانی تر خواهند داشت .
تعیین ضریب توان (cosφ)
روش های تعیین میزان ضریب توان عبارتند از :
1. توسط دستگاه ضریب توان سنج
2. با استفاده از مقدار مصرف ماهانه
3. به کمک سنجش تعداد دور کنتور اکتیو و راکتیو
- _ توسط دستگاه ضریب توان سنج :
در این حالت ضریب توان مستقیماً قابل خواندن است ؛
_ با استفاده از مقدار مصرف ماهانه :
ضریب توان در این روش با تقسیم توان راکتیو به مصرفی به توان اکتیو مصرف شده در یک دوره کنتورخوانی قابل محاسبه است
_ به کمک سنجش تعداد دور کنتور های اکتیو و راکتیو :
در این روش تعداد دور کنتورها در یک زمان معین شماره شده و سپس با داشتن عدد ثابت کنتور ها تعداد دور به ازای یک کیلو وات ساعت یا یک کیلو بار ساعت ضریب توان متوسط محاسبه می شود ؛.
برای دقت در اندازه گیری آزمایش چند بار تکرار شده و در نهایت حد وسط محاسبه و ملاک عمل قرار می‌گیرد
محاسبه توان خازن
پس از مشخص شدن مقدار ضریب توان موجود محاسبه خازن برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان انجام میشود معمولاً این جبران سازی برای ضریب قدرت بین هشتاد و پنج صدم تا ۹۵ صدم انجام میشود از جبران سازی ضریب قدرت بیش از ۹۵ درصد باید اجتناب شود
زیرا در این شرایط علاوه بر نیاز به میزان قابل ملاحظه‌ای از خازن برای تامین قدرت راکتیو هادیها به دلیل عبور جریان زیاد راکتیو تحت تنش قرار گرفته و نیز ممکن است در شبکه مصرف‌کننده افزایش ولتاژ نامطلوبی ایجاد شود ؛
روش های متداول برای محاسبه توان خازن مورد نیاز به این شرح است :
• روش ضریب قدرت تصحیح شده : در این روش با استفاده از جدول و به کمک فرمول توان خازن مورد نظر محاسبه میشود :
• فرمول F ×P = Φc
• مقدار cosφ¹ ضریب قدرت فعلی سیستم بوده و cosφ² ضریب قدرت مورد انتظار است ؛
• مقدار P توان اکتیو مصرف کننده
• مقدار F ضریب تبدیل که از جدول بدست می آید
• روش استفاده از نمودار : در این روش به کمک نمودار و با معلوم بودن توان اکتیو به مصرف کننده و ضریب توان مورد انتظار مقدار توان خازن مورد نیاز مشخص میشود
رگولاتور تصحیح ضریب قدرت
از آنجایی که هدف از نصب خازن حذف بار راکتیو به متغیر مصرف کننده در هر شرایط است ، برای کنترل آن از رگولاتور تصحیح ضریب قدرت استفاده میشود ، رگولاتور ترتیب به مدار آمدن و یا از مدار خارج شدن خازن ها در یک بانک خازنی را تعیین کرده و متناسب با بار راکتیو مورد نیاز فرمان قطع و وصل را به کنتاکتور ها صادر می کند ؛
از جمله نکات قابل توجه در رگولاتورها تنظیم مربوط به نسبت C/K است که عبارتند از نسبت تبدیل توان اولین پله خازن به نسبت تبدیل ترانس فورماتور جریان متصل به رگلاتور بنابراین پس از مشخص شدن توان راکتیو مورد نیاز باید آنرا به نسبت مصارفی که در هر لحظه وارد مدار می شوند پله بندی نموده و رگولاتور متناسب با این مجموعه را انتخاب نمود ؛
نحوه پله بندی خازن ها در مشخصات فنی رگولاتور ها ذکر می شود و به طور کلی به یکی از سه روش زیر و متناسب با رفتار بار راکتیو مصرف کننده انتخاب می شود :
1. روش ..... : ۱ : ۱ : ۱ : ۱
2. روش ..... : ۲ : ۲ : ۲ : ۱
3. روش ..... : ۸ : ۴ : ۲ : ۱
از مشخصه های مهم دیگر رگولاتور ها مراحل عملکرد آنهاست به عنوان نمونه در رگولاتور نوع سه و نیم تعداد سه خازن در پنج حالت مختلف می توانند در مدار قرار گیرند
بنابراین برای مقدار معینی از توان راکتیو خازنی انتخاب های متنوعی می تواند صورت گیرد که میزان بار راکتیو که در هر مرحله وارد مدار میشود و نیز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانک های خازنی خواهد بود .؛
استانداردهای مربوط به خازن :
استاندارد IEEE Standard 18 شامل تعاریف خصوصیات و روش های آزمایش خازن های اصلاح ضریب توان شانت است ، همچنین جدول انتخاب ظرفیت های خازن بر اساس ولتاژ در آن آمده است ؛
استاندارد IEEE Standard 1036اهداف خازنهای شانت، ابعاد آنها ، استفاده کاربردی در خطوط توزیع خازنهای شانت ، در پست ها و مسائل مربوط را بررسی میکند ؛
استاندارد ANSI/IEEE Standard C 37.99 اصول اولیه مانند ابعاد خازن ، آرایش های بانک مانند مثلث و ستاره ، ابعاد بانک ، مسائل حفاظتی ، اثر حفاظت عدم تعادل و مسائل سیستمی مانند هارمونیک ها را بررسی می کند ؛
استاندارد IEEE Standard 824 حاوی راهنمای استفاده از خازن های سری در سیستم قدرت است ؛
استاندارد ANSI/IEEE Standard C 37.06 ابعاد استاندارد مدارشکن های مختلف را ارائه میکند :
_ ابعاد توصیه شده برای مدارشکن های Indoor
_ ابعاد توصیه شده قطع جریان خازنی برای مدارشکن های Indoor و بدون روغن
_ ابعاد توصیه شده (برای هفتاد و دو و نیم کیلو ولت به پایین) برای مدارشکن های Indoor برای پست های گازی
_ابعاد توصیه شده برای قطع و وصل جریان خازنی (برای هفتاد و دو و نیم کیلو ولت به پایین) در مدار شکن های پست های گازی
پست های گازی
ابعاد توصیه شده برای مدار شکنهای برای ۱۲۱ ولت به بالا شامل مدارشکن های پست های گازی ؛.
این استانداردها مقادیر به دست آمده از آزمایش بر روی دی الکتریک ها، عایق مدارشکن های فشار قوی و فشار ضعیف ، و پست های گازی را در خود دارد .. انتخاب مدارشکن برای کلیدزنی خازن ها بسیار حائز اهمیت است ؛
استاندارد ANSI/IEEE standard C 37.09 شامل توضیحاتی در مورد آزمایش های طراحی ، ساخت ، آزمایش های بعد از تحویل ، آزمایشهای در محل ، آزمایش های سازگاری برروی مدارشکن های مختلف است ؛
استاندارد ANSI/IEEE standard C 37.010 راهنمایی هایی در مورد کاربردهای مدارشکن های فشار قوی دارد ؛
استاندارد ANSI/IEEE standard C 37.011 مفاهیم مربوط به TRV را بررسی می کند ؛
استاندارد ANSI/IEEE standard C 37.012 در اصل به مشکلات سوئیچ کردن جریان خازنی مانند زمان قطع اضافه ولتاژهای گذرا و سربست مجدد می پردازد ؛
استاندارد IEEE Standard 519 در مورد هارمونیک ها است و به مسائل مختلفی نظیر تولید هارمونیک ، مشخصه پاسخ سیستم به هارمونیک ها و اثرات آنها بر قطعات مختلف سیستم مانند موتورها و ژنراتورها ، کابل ها و خود خازن ها می پردازد ؛
استاندارد IEEE Standard 141 راهنمایی هایی برای طراحی سیستم ، ملاحظات ولتاژ ، حفاظت از ضربه ولتاژ ، هماهنگی سیستم های حفاظتی ، محاسبات خطا زمین کردن ، مسائل مربوط به ضریب توان ، سوئیچ کردن توان ، ادوات و تجهیزات ، کابل ها ، باس ها و صرفه‌جویی در مصرف انرژی آمده است ؛
استاندارد IEEE Standard 399 میز در مورد تحلیل شبکه با استفاده از کامپیوتر است ..
استاندارد IEEE Standard C 62.11 سطوح ولتاژی مقادیر اضافه ولتاژ مجاز در حالت ماندگار و روش‌های آزمایش عملکرد برای برقگیرها به علاوه آزمایشهای طراحی نکات ساخت و مشخصه حفاظتی برقگیرهای اکسید فلزی را بیان میکند ؛