حاسبة تحسين معامل القدرة
مع فحص الرنين التوافقي.

كيف تحدد الحاسبة مقاس بنك المكثفات

معامل القدرة هو نسبة القدرة الفعالة (كيلووات، القدرة التي تؤدي شغلًا) إلى القدرة الظاهرية (كيلوفولت أمبير، ما يجب أن تحمله الكابلات والمحول). وانخفاضه يعني أن قدرة غير فعالة (kVAR) تتردد ذهابًا وإيابًا، فتحمّل الشبكة دون أن تؤدي شغلًا. والمكثفات توفّر هذه القدرة غير الفعالة محليًا، فلا تحتاج إلى أن تأتي من الشبكة.

القدرة غير الفعالة التي يجب أن يوفّرها البنك هي:

Q_C = P × (tan φ₁ − tan φ₂)

حيث P القدرة الفعالة بالكيلووات، وφ₁ = arccos(معامل القدرة الحالي)، وφ₂ = arccos(معامل القدرة المستهدف). فمثلًا، 500 كيلووات بمعامل 0.78 تحتاج إلى نحو 237 kVAR لتصل إلى 0.95.

تعرض الحاسبة أيضًا القدرة الظاهرية وتيار الخط قبل التحسين وبعده (I = S ÷ (√3 × V) في النظام ثلاثي الفاز)، والسعة لكل فاز. ففي البنك ثلاثي الفاز يوفّر كل فاز ثلث Q_C؛ والمكثف الموصول دلتا يرى جهد الخط، بينما يرى الموصول ستار جهد الفاز، ولذلك يحتاج توصيل الستار إلى ثلاثة أضعاف السعة للحصول على قيمة kVAR نفسها.

لماذا يكون الهدف عادة 0.95 لا 1.0

• تعريفات الكهرباء تفرض عادة غرامات على معامل القدرة الأقل من حد معين مثل 0.9 أو 0.95. راجع تعريفتك: فالهدف الذي يسترد تكلفته هو الهدف الذي تكافئه الفاتورة.
• الحمل يتغير خلال اليوم. البنك الثابت المصمم للحمل الكامل قد يدفع المنشأة ليلًا إلى معامل قدرة متقدم (سعوي)، فيرتفع الجهد. أما البنوك الأوتوماتيكية فتُدخل المراحل وتُخرجها لتتبع الحمل.
• العائد المتناقص. الانتقال من 0.95 إلى 1.0 يحتاج إلى قيمة kVAR إضافية كبيرة مقابل انخفاض صغير في التيار.

فحص الرنين: لماذا لا تجتمع المكثفات والتوافقيات

بنك المكثفات ومحول التغذية يكوّنان دائرة رنين متوازية، والتوافقية التي يقع عندها الرنين تقريبًا هي:

h_r ≈ √( kVA_المحول ÷ ( Z_pu × kVAR_البنك ) )

إذا وقعت h_r قرب التوافقية الخامسة أو السابعة أو الحادية عشرة أو الثالثة عشرة، التي تنتجها الإنفرترات والمقوّمات بكثرة، فقد يضخّم البنك هذه التوافقيات بدل أن يمتصها. والأعراض: فيوزات مكثفات محترقة، ومكثفات ساخنة، وزيادة في تشوّه الجهد بعد تركيب البنك. والحل المعتاد بنك منزاح التوليف: مكثفات مع ملفات خانقة على التوالي تُنزل الرنين تحت التوافقية الخامسة (والاختيار الشائع ملف بنسبة 7%، يضبط البنك عند نحو 189 هرتز في نظام 50 هرتز، أي التوافقية 3.8).

قبل التركيب، قِس الطيف التوافقي على القضبان. وتشرح حاسبة THD ودليل التوافقيات ومعامل القدرة ما الذي يجب أن تبحث عنه.

معامل الإزاحة مقابل معامل القدرة الحقيقي

تعمل الحاسبة على معامل قدرة الإزاحة، وهو الجزء الناتج عن فرق الطور بين الجهد والتيار، والذي تصحّحه المكثفات. أما في المنشآت التي فيها كثير من الإنفرترات والمقوّمات، فيكون معامل القدرة الحقيقي أقل، لأن التيار التوافقي يضيف قدرة ظاهرية دون أي فرق في الطور. والمكثفات لا تعالج هذا الجزء، بل فلاتر التوافقيات. والعدّاد الذي يعرض رقمًا واحدًا لمعامل القدرة قد يعرض أيًّا منهما، فتأكد أيهما قبل تحديد مقاس البنك.

أسئلة شائعة

كم kVAR أحتاج لكل 100 كيلووات؟
يعتمد على نقطة البداية. من 0.70 إلى 0.95 تحتاج إلى نحو 69 kVAR لكل 100 كيلووات، ومن 0.80 إلى 0.95 نحو 42، ومن 0.90 إلى 0.95 نحو 16.

هل يخفض تحسين معامل القدرة فاتورة الكهرباء؟
يخفض رسوم القدرة غير الفعالة ورسوم الطلب حيث توجد في التعريفة، ويقلل التيار والفقد في الكابلات والمحولات. لكنه لا يقلل الكيلووات ساعة التي تستهلكها ماكيناتك.

بنك ثابت أم أوتوماتيكي؟
البنك الثابت يناسب محركًا كبيرًا واحدًا يعمل بحمل ثابت. أما المنشأة التي يتغير حملها خلال اليوم فتحتاج إلى بنك أوتوماتيكي بعدة مراحل.

تريد تحديد مقاس البنك على أساس أسبوع من البيانات الحقيقية بدل نقطة تشغيل واحدة؟ تحدّث مع مهندس من Inspector.