POWER FACTOR IMPROVEMENT
تحسين معامل القدرة وحساب مكثفات البدء والتشغيل
(، يمكنك تحميل بعض الملفات الهامة آخر المقال.)
أولا: تحسين معامل القدرة power factor improvement
تحسين معامل القدرة، ما هو معامل القدرة؟، وما سبب ظهورها؟، وما هى الفائدة من تحسين معامل القدرة؟
وهنا احاول اشرح ذلك بشكل مبسط وليس اكاديمي لنصل الى طريقة سهلة تقوم لحسابات تحسين معامل القدرة.
ما هو معامل القدرة؟
هو جيب الزاوية التى تنشأ بين التيار والجهد وهذه الزاوية تظهر فى نظام التيار المتردد ووجود التأثير الحثى فى الاحمال التى بها ملفات حيث هذه الملفات فى التيار المتردد تسبب تأخر التيار عن الجهد بزاوية Ɵ
ما سبب ظهورها؟
التأثير الحثى فى الملفات نتيجة لتردد التيار والجهد، يتسبب فى تأخر
التيار عن الجهد بزاوية Ɵ، ونتيجة
نجد ان القدرة الظاهرة اصبحت مجموع قدرتين، قدرة فعالة وقدرة غير فعالة، هذه
القدرة الغير فعالة مفقودة فى ملفات الاحمال.
فتكون القدرة الظاهرية كالآتى:
S=P+Q
S=I*V
P=I*VcosƟ
Q=I*VsinƟ
فلو لاحظنا من الرسم والمعادلات السابقة اننا نستفيد فقط من القدرة الفعالة P اما القدرة الغير فعالة Q مفقودة وغير مستخدمة وكلما زادت القدرة الغير فعالة فاننا نحتاج لقدرة ظاهرية اكبر لتشغيل نفس الحمل الذى يعمل على القدرة الفعالة.
وهناك قدرة غير فعالة ناتجة عن الاحمال السعوية والتى تسبب بتقدم التيار على الجهد اى انها عكس القدرة الغير فعالة الناتجة عن الملفات، لذلك نلجأ الى اضافة احمال سعوية (مكثفات) لتقليل القدرة الغير فعالة الحثية.
ما أهمية تحسين القدرة؟
1.تقليل القدرة الظاهرية لتشغيل نفس الاحمال
2.تقليل التيار
3.تقليل المفاقيد
4.تقليل قطاع الكابلات
5.تجنب الغرامة المفروضة على عدم تحسين معامل القدرة
خطوات تحسين معامل القدرة
1.حساب Qc
وهى قيمة القدرة الغير فعالة الحثية التى تسبب فى تقليل القدرة الغير
فعالة Q
Qc=P(tanƟ old-tanƟnew)
وبمعلومية معامل القدرة القديم وكذلك معامل القدرة الجديد،نستطيع
بحساب المثلثات التعويض فى المعادلة السابقة نحصل على Qc
2.حساب القاطع C.B
Icb= 2*KVAR
3.ايجاد القدرة الغير فعالة الحثية الثابتة والمتغيرة وعددها
Fixed value = 50
KVAR for TR=< 2 MVA
Fixed value =75
KVAR for TR> 2 MVA
ونختار قيمة القدرة الغير فعالة الحثية المتغيرة وعددها من الآتى:
1………….…….…….12.5 KVAR
2………………….…….20 KVAR
3……………….……….25 KVAR
4……….……………….35 KVAR
5……………….….…….50 KVAR
التوافقيات Harmonics
سوف نتناول فى هذا المقال ظاهرة كهربائية ذات طابع سلبى لتأثيرها بالسلب على الشبكة الكهربائية، هذه الظاهرة دائما ما نسمع عنها الا وهى التوافقيات او الهارمونكس Harmonics وسوف نحاول بقدر من البساطة ان نفهم ما هى هذه الظاهرة او المشكلة ومدى
تأثيرها وكيفية التخلص منها، وهناك العديد من الكتب المتخصصة تستطيع البحث عنها فى شرح هذه الظاهرة لمن اراد ان يتعمق فى دراستها اكثر مثل كتاب الدكتورة كامليا يوسف.
· تعريف التوافقيات harmonic
هى موجات ذات تردد مضاعفات التردد الرئيسى ، وهذه المضاعفات اما مضاعافات فردية او زوجية ( 2f,3f,4f,….)، ولا تظهر الترددات ذات المضاعفات الزوجية فى منحنيات التيار والجهد المتماثلة بل تظهر المضاعفات الفردية مما يتسبب فى تشويه الموجة الرئيسية للتيار و الجهد، حيث من المفترض من الناحية النظرية ان تكون موجات التيار و الجهد موجات جيبية نقية، ويصمم المولد للحصول على موجة جيبية مثالية قدر الامكان، ويصاحب التوافقيات احتمال حدوث حالة الرنين Resonance التى تؤدى الى تكبير التوافقيات بصورة خطيرة.
· مصادر التوافقيات فى الشبكة الكهربائية
1.الآلات الدوارة
وذلك بسبب عدم تماثل الملفات ووجود الاسنان والمجارى وعضو التبديل و الفرش
2.المبدلات والموحدات Rectifier & Converters
3.الدواثر الغير خطية
والتى تنتج عن:
.التشبع المغناطيسى
.الاقواس والشرارات Arch & Sparks
.اشباه الموصلات Semiconductors
.تفريغ شحنة الهالة Corona discharge
وتعتبر الأحمال الغير خطية هى المصدر الاساسى لتيار التوافقيات فى الشبكة الكهربائية والتى انتشرت بعد انتشار تطبيقات الكترونيات القوى Power Electronic
· تأثير التوافقيات
1.انهيار عزل المكثفات
2.مفاقيد عالية فى الآلات المتزامنة والتأثيرية
3.ارتفاع الجهد وزيادة الاحمال نتيجة لرنين جهود وتيارات التوافقيات
4.انهيار عزل الكابلات لارتفاع الجهد
5.التداخل فى نظم الاتصالات
6.اخطاء فى قراءة عددات الكيلو وات ساعة التأثيرية
7.حدوث تداخل فى الاشارات والفصل الخاطىء لمتممات الوقاية خاصة التى تعمل بنظم التحكم بالميكروبروسيسور او تحتوى عناصر استاتيكية
8.حدوث تداخل مع اجهزة تحكم المحركات الكبيرة فى محطات التوليد
9.حدوث اهتزازات ميكانيكية بالآلات المتزامنة والتأثيرية
10.التشغيل غير المسقر لدوائر الاشتعال Fire circuit المستخدمة فى كاشف التقاطع الصفرى لموجة الجهد zero voltage crossing detector
· قياس التوافقيات
يتم قياس التوافقيات بما يسمى Harmonic Analyzers
· طريقة التقليل من التوافقيات
يتم استخدام ما يسمى المرشحات او الفلاتر Harmonics Filters، والغرض منها تقليل تيار وجهد توافقية ثابتة معينة، ويتكون الفلتر فى العموم من Reactors و Capacitors تتصل معا توازى او توالى.
:ثانيا حساب قيمة مكثف البدء ومكثف التشغيل للمحركات احادية الوجه
فى محركات الوجه الواحد لا تستطيع ملفات التشغيل بدء الحركة من السكون لذلك تم اضافة ملفات مساعدة
لحل هذا الامر وبما ان التغذية من وجه واحد اى اتجاه التيار واحد فى كلا الملفين، ملف التشغيل والملف
المساعد وهذا لا يمكنه صنع مجال مغناطيسى دوار الا اذا كان هناك فرق زاوية تقترب من 90 درجة بين تياري
ملف التشغيل وملف المساعد ولصنع هذه الزاوية تم اضافة ما يسمى بمكثف بدء الحركة.
ولما يصل المحرك الى 75% من سرعته يتم اخراج المكثف والملف المساعد بوسيلة ما مثل مفتاح الطرد المركزى
فى بعض المحركات.
وهناك بعض من المحركات يستمر وجود المكثف بالدائرة ويسمى هذا المكثف بمكثف التشغيل وهذا النوع من المحركات
يكون ذو عزم قليل وقيمة هذا المكثف كبيرة.
أما فى المحركات ذات العزم الكبير فيكون هناك مكثف بدء وآخر يكون مكثف تشغيل.
وفيما يلى اليك قوانين حساب كلا المكثفين:
µfCs (starting)= I / (2*3.14*F*V) *1000000
Cr(Running)= P/(2*3.14*F*(√2*V)^2)*1000000 µf
F: التردد بالهرتز
I: التيار المقنن بالامبير
V: الجهد المقنن بالفولت
وفيما يلى جدول قيممكثفات محركات الوجه الواحد 220 فولت ذات المكثف كبير + مكثف صغير+ مفتاح طردي مركزي
مع مختلف عدد الأقطاب:
قدرة المحرك | سعة المكثف عند 2 قطب | سعة المكثف عند 4 قطب | جهد المكثف | نسبة الخط ± | المحرك بمفتاح طردي مركزي مكثف | |||
2900 لفه / دقيقه | 1500 لفه / دقيقه | |||||||
كيلووات | حصان | المكثف الكبير | المكثف الصغير | المكثف الكبير | المكثف الصغير | فولت | ||
1.1 | 1.5 | 250µ F | 30µ F | 300µ F | 35µ F | 400 | 5% | مفتاح طردي + 2 مكثف |
1.5 | 2 | 300µ F | 35µ F | 300µ F | 45µ F | 400 | 5% | |
1.85 | 2.5 | 250µ F | 40µ F | 250µ F | 55µ F | 400 | 5% | |
2.22 | 3 | 250µ F | 45µ F | 250µ F | 65µ F | 400 | 5% | // |
2.59 | 3.5 | 300µ F | 60µ F | 250µ F | 75µ F | 400 | 5% | // |
2.96 | 4 | 300µ F | 70µ F | 350µ F | 85µ F | 400 | 5% | // |
التالى رابط لبعض الملفات المهمة فى الموضوع والحسابات:
https://drive.google.com/file/d/1591YpJmAWQ7xbPcmeEky-0WfvtZaS5xw/view?usp=sharing
تعليقات
إرسال تعليق