کاتالوگ و راهنمای نصب رگولاتور زایلوگ سری آکسا

به علت وجود بارهای سلفی در شبکه‌های برق همواره بین جریان و ولتاژ اختلاف فاز وجود دارد. این اختلاف فازباعث پائین آمدن راندمان و کاهش ضریب توان می شود. در واقع وجود بارهای سلفی به صورت مستقیم باعث افزایش تلفات و مصرف توان راکتیو خواهند شد. یکی از روش‌های اصولی برای کاهش توان راکتیو سلفی استفاده از بانک‌های خازن است. به منظور راه اندازی بانک خازن اتوماتیک باید از یک رگولاتور استفاده کرد. در این مقاله روش تنظیم و راه اندازی رگولاتور زایلوگ سری آکسا را مطالعه می کنید.

مشخصات عمومی رگولاتور زایلوگ

• ولتاژ کار: 380 ولت
• حداکثر جریان ورودی: 5 آمپر
• ضریب توان مطلوب پیش فرض: 97/0 درصد
• مدت زمان پیش فرض برای تخلیه خازن‌ها: 100 ثانیه
• تعیین خودکار ضریب توان C/K
• عدم نیاز به تعریف نسبت بتدیل ترانس جریان
• اندازه‌گیری و نمایش ضریب توان
• نمایش سلفی و یا خازنی بودن توان راکتیو در شبکه برق
• عدم وابستگی به چیدمان و ترتیب قرار گرفتن خازن‌ها
• اندازه‌گیری جریان و ولتاژ به صورت True RMS
• اصلاح شبکه برق بر اساس ضریب توان و توان راکتیو مصرفی
• عملکرد دوره‌ای در استفاده از پله‌های خازنی هم ظرفیت جهت کاهش استهلاک یک پله خاص
• امکان تنظیم پارامترهای رگولاتور توسط اپراتور
• اصلاح شبکه به صورت دستی و خودکار
• مجهز به Watchdog برای عملکرد مطمئن و حافظه ثابت از نوع EEPROM جهت نگهداری مقادیر و تنظیمات
• تشخیص پله‌های خازنی معیوب

نصب دستگاه رگولاتور

برای عملکرد صحیح دستگاه رگولاتور؛ سیم‌بندی باید دقیقا طبق نقشه نصب و به شرح ذیل انجام گردد:

• اتصال فازهای L2، L3 را با ولتاژ 380 ولت جهت تامین تغذیه دستگاه به ترمینال‌های شماره 22 و 23
• نصب ترانس جریان را مطابق شکل در محل مناسب بر روی فاز L1 و اتصال ثانویه آن را با دو رشته سیم به ترمینال‌های شماره 18 و 19
• اتصال فاز L1 جهت تغذیه ی مدار فرمان کنتاکتورها به ترمینال شماره 24
• استفاده از کنتاکت های خروجی 1 تا 12 با توجه به نوع رگولاتور و تعداد پله های خازن

جهت عملکرد صحیح رگولاتور باید ترانس جریان را در محلی نصب گردد. محل نصب ترانس جریان باید به شکلی باشد که جریان خازن‌ها و مصرف کننده‌ها از آن عبور کند. در تصویر زیر محل مناسب و دو مثال از محل نامناسب را مشاهده می کنید.

هنگام سیم بندی رگولاتور نکات زیر را مد نظر قرار دهید:

• از قرار دادن فیوز در مسیر ثانویه ترانس جریان خودداری کنید.
• در مسیر تغذیه 280 ولت دستگاه رگولاتور از فیوز 2 آمپر استفاده کنید.
• ترانس جریان به هیچ عنوان نباید بر روی فازهایی تغذیه  رگولاتور نصب شود.
• جهت کاهش خطای اندازه‌گیری پیشنهاد می‌شود از ترانس جریان با کلاس دقت 0.5 استفاده نمائید.
• دقت نمائید که ظرفیت کوچکترین پله خازنی با نسبت تبدیل ترانس جریان متناسب باشد. زیاد بودن این نسبت باعث ایجاد جریان کوچکی در ثانویه ی ترانس جریان و عدم عملکرد صحیح رگولاتور می شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله انتخاب ترانس جریان در بانک خازن را مطالعه کنید. به صورت کلی پیشنهاد می‌شود که مقدار توان کوچکترین پله خازنی مورد استفاده از یک چهلم مقدار اولیه ترانس جریان کوچکتر نباشد.

\[Q\left( {Cap} \right) = \frac{{{\rm{CT}}\left( {{\rm{primary}}} \right)}}{{40}}\]

به عنوان مثال در یک تابلوی اصلی با ترانس جریان 400/5 مقدار توان کوچکترین خازن مورد استفاده نباید کمتر از 10 کیلووار باشد.

\[10\;kvar = \frac{{400}}{{40}}\]

راه اندازی رگولاتور

پس از وصل برق برای اولین بار، نشانگر AUTO در حالت چشمک زن خواهد بود. این پیام به معنی عدم شناسائی خازن توسط رگولاتور است. در این حالت رگولاتور صرفا کسینوس فی شبکه را نشان داده و کاری جهت اصلاح شبکه انجام نخواهد داد. جهت شناسایی پله‌های خازنی نیازی به بی‌باری کامل شبکه نیست. کافیست برای افزایش دقت در شناسائی خازن‌ها، بارهای متغیر را موقتا از مدار خارج نمائید.

برای برنامه‌ریزی خودکار رگولاتور و شناسائی مقادیر خازن‌ها باید کلید AUTO روی دستگاه را فشار داده و برای چند ثانیه نگه دارید. با این کار پیام ast روی نمایشگر رگولاتور ظاهر شده و نشانگرهای SET و AUTO به صورت ثابت روشن خواهند شد. پس از این کار می توانید دکمه ی Auto را رها کنید. رگولاتور در ادامه خازن‌های موجود را به طور خودکار وارد مدار کرده و ظرفیت آن ها را شناسائی می کند.

در زمان شناسائی خازن‌ها وجود حداقل یک پله سالم ضروری است. مراحل انجام شناسائی خازن‌ها با وارد کردن پله ها و اندازه گیری طرفیت انجام می شود. به عنوان مثال در تصویر زیر رگولاتور پله ی یک را وارد مدار کرده است.

پس از ورود هر پله خازن به مدار و اندازه‌گیری مقدار ظرفیت آن، رگولاتور خازن را از مدار خارج کرده و عددی متناسب با مقدار ظرفیت خازن شناسایی شده نشان می‌دهد. این روند برای کل خازن های موجود در بانک انجام خواهد شد. با توجه به عدد نمایش داده شده از ظرفیت حازن ها می توان پله های معیوب را شناسایی کرد. به عنوان مثال اگر عدد نشان داده شده برای خازن 5 کیلووار 240 باشد پس برای خازن 10 کیلووار حدودا باید عدد 480 نشاده داده شود.

در زمان شناسائی با رسیدن به اولین پله فاقد خازن، رگولاتور عملیات خودکار را متوقف می کند. پس از توقف رگولاتور ابتدا تعداد پله‌های شناسائی شده و سپس مد قرارگیری آن‌ها را بر اساس ظرفیت کوچکترین پله خازنی نشان می دهد. در انتها مقادیر در حافظه ی دستگاه ذخیره شده و عبارت sau نمایش داده می شود. در این مرحله رگولاتور از مرحله شناسایی خارج شده و نشانگر SET خاموش خواهد شد. پس از این پروسه رگولاتور عمل اصلاح ضریب توان شبکه را آغاز می‌کند. در چند تصویر زیر می توانید شناسایی 12 پله خازن و ترتیب 124 را مشاهده کنید. این اطلاعات در حافظه ی رگولاتور ذخیره شده و کار خودکار آغاز خواهد شد. در تصویر چهارم رگولاتور 4 خازن را وارد مدار کرده و شبکه را به کسینوس فی 0.97 رسانده است.

برنامه ریزی دستی پارامترها

جهت سهولت در استفاده از دستگاه رگولاتور می توان از پارامترهای پیش فرض استفاده کرد. این تنظیمات عبارتند از:

• ظریب توان مطلوب: 0/97 سلفی
• زمان تاخیر وصل مجدد جهت تخلیه خازن‌ها: 100 ثانیه
• زمان تاخیر برای وصل و یا خروج خازن‌ها: 15 ثانیه
• تعداد پله‌های خازن: ماکزیمم تعداد پله‌های خازنی به تعداد خازن‌های سالم شناسائی شده در مرحله شناسائی خودکار تغییر می‌یابد.

به منظور تنظیم دستی پارامترها می توانید از دکمه ی SET استفاده کنید.

به منظور شروع تنظیماد دکمه ی  SET را فشار دهید تا پیغام pr9 نمایش داده شود. طبق تصویر با این کار نشانگرهای SET و MANUAL همزان روشن می شوند.

در این حالت شما می‌توانید پارامترهای مورد نظرتان را مطابق با شرایط محل مورد استفاده تنظیم کنید. پارامترها و نحوه ی نمایش آن ها در ادامه شرح داده شده است. در نظر داشته باشید که این رگولاتور از صفحه نمایش عددی یا Seven Segment استفاده می کند:

ضریب توان مطلوب

تعداد پله‌های خازن

زمان تاخیر برای دشارژ خازن‌ها

 

زمان تاخیر برای وصل و یا خروج خازن‌ها

نحوه عملکرد دستی یا خودکار

ضریب توان مطلوب

اولین پارامتر قابل تنظیم مربوط به ضریب توان هدف است. به منظور تنظیم این پارامتر باید پس از نمایش عبارت PT دکمه ی SET را فشار دهید.

با این کار می‌توانید از دکمه های UP,DN ضریب توان مورد نظر را از 0/70  سلفی تا 0/70 خازنی تنظیم کنید.

در نظر داشته باشید که پس از تنظیم هر پارامتر باید با فشار دادن دکمه ی SET آن را ذخیره کنید.

در صورت انصراف از تغییر پارامتر و بازگشت به مرحله ی قبلی کافی است دکمه ی ESC را فشار دهید.

تعداد پله‌های خازن

دومین پارامتر قابل تنظیم مربوط به تعیین تعداد پله‌های خازن است. با تنظیم این پارامتر تعداد پله های خازن در شناسایی خودکار محدود خواهد شد. تعداد پله های خازن با توجه به رگولاتور و تا آخرین پله قابل تنظیم است. رگولاتورها می توانند 4، 5، 8 یا 12 پله باشند. در تصویر زیر تنظیم 9 پله در یک رگولاتور 12 پله را مشاهده می کنید. در نهایت با فشار دادن یکی از دکمه های SET یا ESC مقادیر را ذخیره و یا کنسل کنید.

زمان تاخیر برای دشارژ خازن‌ها

پارامتر سوم مربوط به زمان تخلیه ی خازن ها است. پله‌های خازنی پس از خروج از مدار باید زمانی را برای تخلیه بار ذخیره شده در آن ها سپری کنند. این زمان برای جلوگیری از ورود سریع خازن ها به مدار است. مدت زمان تخلیه خازن‌ها از 20 الی 180 ثانیه و طبق تصویر زیر قابل تنظیم است. در نهایت با فشار دادن یکی از دکمه های SET یا ESC مقادیر را ذخیره و یا کنسل کنید.

زمان تاخیر برای وصل و یا خروج خازن‌ها

چهارمین پارامتر قابل تنظیم مربوط به تاخیر زمانی ورود و خروج خازن‌ها است. با تنظیم این پارامتر شما می‌توانید تاخیر در پاسخگوئی رگولاتور را نسبت به تغییرات شبکه تعیین کنید. هر چه این زمان کمتر باشد، عکس العمل رگولاتور به تغییرات بار سریعتر خواهد بود. بالارفتن سرعت رگولاتور باعث افزایش تعداد قطع و وصل‌ها پله و مستهلک شدن سریعتر خازن ها، کنتاکتورها و غیره خواهد شد. در شبکه‌های با نوسانات شدید بار باید این زمان را بالا برد. در نهایت با فشار دادن یکی از دکمه های SET یا ESC مقادیر را ذخیره و یا کنسل کنید.

انتخاب نحوه کار رگولاتور بصورت دستی یا خودکار

در منوی 0p می‌توان یکی از حالت های عملکرد خودکار یا دستی را انتخاب کرد. عملکرد دستی با anl  و خودکار  aue  نمایش داده می شود. در حالت اتوماتیک ورود و خروج پله های خازنی بر عهده ی رگولاتور بوده ولی در حالت دستی این کار توسط اپراتور انجام خواهد شد. در تصویر زیر نحوه ی انتخاب حالت خودکار یا دستی نمایش داده شده است. در نهایت با فشار دادن یکی از دکمه های SET یا ESC مقادیر را ذخیره و یا کنسل کنید. پس از خروج از منوی تنظیمات یکی از نشانگرهای Manual یا Auto وضعیت کاری رگولاتور را نمایش خواهد داد.

در حالت دستی نمایشگر MANUL روی پنل رگولاتور روشن خواهد شد. در این حالت با فشار دادن دکمه ی UP پله‌های خازنی وارد و با فشار دادن دکمه ی DN از مدار خارج خواهند شد. ورود و خروج خازن‌ها در حالت دستی به صورت خطی بوده و کاربر باید جهت ایمنی، زمان تاخیر برای دشارژ خازن‌ها را در نظر داشته باشد. در حالت دستی مقدار ضریب توان شبکه توسط رگولاتور نمایش داده می‌شود. رگولاتور در حالت خودکار از خازن‌های با ظرفیت برابر به صورت دوره‌ای یا Circular استفاده می‌کند. این عمل باعث افزایش عمر مفید کنتاکتورها خواهد شد.

نحوه برگشت به تنظیمات پیش فرض

جهت RESET رگولاتور و برگشت به تنظیمات پیش فرض ابتدا باید دکمه ی SET را فشار دهید. در ادامه دو دکمه ی UP و DN را همزمان بمدت چند ثانیه نگه دارید تا عبارت rse نمایش داده شود. پس از ریست شدن رگولاتور عبارت — روی صفحه نمایش داده می شود.

 

پیغام‌ها و اعلام خطاها

در این بخش پیام های خطا به همراه توضیحات مربوط به آن ها آورده شده است. با مشاهده ی پیام های زیر می توانید علت را شناسایی کرده و برطرف کنید.

حالت بی باری

این عبارت نشانگر بی‌باری شبکه است. در صورت عدم وجود بار در شبکه این عبارت صحیح بوده و نیازی به عکس العمل نیست. اگر شبکه دارای جریان بوده و این عبارت نمایش داده شد حتما باید وضعیت ترانس جریان و سیم بندی آن کنترل شود.

شروع مرحله شناسائی خودکار خازن‌ها

با شروع پروسه ی خودکار این عبارت نمایش داده می شود.

اشکال در اختلاف فاز

این پیام به منزله‌ خطا در اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ است. برای رفع این خطا باید از قرار گرفتن ترانس جریان روی فازی غیر از فازهای تغذیه ی رگولاتور مطمئن شوید. در صورت صحیح بودن محل نصب ترانس جریان می توانید پلاریته یا جای سیم های ترانس جریان K,L را عوض کنید.

 

اشکال در خازن ها

این پیام به معنی خطا در شناسایی اولین پله خازن در مرحله راه‌اندازی رگولاتور است.

برای رفع این خطا موارد زیر را بررسی فرمائید.

• فیوزهای مربوط به خازن‌ها را کنترل کنید تا سالم بوده و بطور صحیح در محل خود قرار گرفته باشند.
• کنترل کنید تا محل ترانس جریان طوری باشد که جریان مصرفی و جریان خازن‌ها از آن عبور کند.
• متناسب بودن مقدار خازن مورد استفاده با ضریب تبدیل ترانس جریان را کنترل کنید.
• جریان عبوری فازهای خازن‌ها را در زمان وصل بودن با آمپرمتر انبری کنترل کنید. جریان باید مقدار مناسبی با ظرفیت خازن داشته باشند. محاسبه تقریبی هر فاز خازن به این شکل است:

\[I = Q \times 1.4\]

I=جریان بر حسب آمپر

Q= توان خازن بر حسب کیلووار

 تجهیزات تخلیه خازن

خازن ها پس از جدا شدن از منبع نیاز به تخلیه ی الکتریکی دارند. به عبارت ساده تر جدا کردن خازن از منبع به معنی عدم وجود انرژی الکتریکی در آن ها نیست. خازن ها بعلت خصوصیات دی الکتریک بالا مقداری از انرژی را در خود نگه می دارند. میزان این انرژی به لحظه ی جدا شدن خازن از منبع بستگی دارد. بعلت وجود مسائل ایمنی مانند جلوگیری از شوک و کاهش خطرات در سوئیچ مجدد خازن ها باید از سیستم تخلیه استفاده کنیم.

در استانداردهای ملی و بین المللی تاکید شده است که هر خازن باید با یک وسیله تخلیه مناسب مورد استفاده قرار بگیرد. جهت رعایت اصول ایمنی و جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات مورد استفاده در بانک های خازن به مقررات تعیین شده استاندارد به نقل از بخش دوم ملزومات ایمنی IEC-70 (1967) اشاره می‌گردد:

• هر خازن باید به یک وسیله تخلیه که مستقیما به آن متصل شده مجهز گردد، مگر اینکه راه دیگری برای تخلیه وجود داشته باشد. به عنوان مثال از کلید قطع و وصل، فیوز قطع مدار و خازن‌های سری استفاده نشده باشد.
• جهیزات مورد استفاده برای تخلیه پس از جدا شدن خازن از مدار باید ولتاژ باقیمانده را در مدت زمان معین از حداکثر ولتاژ نامی Un به کمتر از 50 ولت کاهش دهد. این زمان برای خازن‌های بیشتر از 660 ولت معادل پنج دقیقه تعیین شده است.
• هنگام قطع و وصل سریع واحدهای خازنی باید چیدمان و اتصال آن ها به گونه‌ای باشد که هنگام وصل مجدد، ولتاژ ترمینال‌های خازن کمتر از 10% مقدار موثر نامی آن باشد.
• با وجود تجهیزات تخلیه حتما باید قبل از دست زدن به ترمینال‌ها و جابه جایی خازن‌ها، آن ها را اتصال کوتاه و زمین کنید.

توجه: زمانیکه واحدهای خازن به صورت سری به هم متصل باشند ممکن است تجهیزات تخلیه ی هر واحد قادر نباشد ایمنی لازم را فراهم آورند. این اتفاق بعلت اثر انبارشی ولتاژهای باقیمانده است. هرگاه ولتاژ تغذیه آنقدر بالا باشد که منجر اثر انبارشی ولتاژهای باقی مانده شود، داشتن یک وسیله تخلیه خارجی و جداگانه الزامی خواهد بود. این وسیله باید مستقیما به خازن متصل گردد. ممکن است به علت وجود فیوزهای سوخته، اتصالات معیوب و یا رفتار غیر خطی عایق‌های خازن بعلت تنش بالا هنگام کار، ولتاژ باقیمانده‌ای در اتصالات خازن‌های سری وجود داشته باشد. از این رو باید اتصالات میانی قبل از دست زدن و جایه‌جایی اتصال کوتاه و زمین شوند.

تخلیه الکتریکی خازن

هنگام تخلیه خازن با مقاومت، ولتاژ ترمینال‌های آن به صورت نمائی با زمان کاهش می‌یابد. معادله ریاضی برای این رفتار عبارت است از:

\[u = U.{e^{ – \frac{t}{{RC}}}}\]

u عبارت است از ولتاژ دو سر خازن در لحظه t

U عبارت است از ولتاژ در لحظه قطع (t=0)

محاسبه مقدار مقاومت

علاوه بر در نظر گرفتن اثرات تولرانس‌های مقدار ولتاژ و مقاومت‌ها باید ولتاژ نامی را با 10% افزایش در محاسبات لحاظ کنیم. با اعمال فرمول و مقررات استاندارد IEC – 70 (1967) نتیجه به این صورت خواهد بود:

\[50 = 1.1\;Un\sqrt 2 \;{e^{ – \frac{{60}}{{RC}}}}\]

این معادله حاصل ضرب مقاومت و خازن به صورت تابعی از ولتاژ است. در این معادله ظرفیت خازن بر حسب میکرو فاراد و مقاومت بر حسب  مگا اهم می باشد:

230V                     RC = 30.5

400V                      RC = 23.8

415V                      RC = 23.5

480V                      RC = 22.2

500V                      RC = 21.9

600V                      RC = 20.5

660V                     RC = 19.9

مثال: فرض کنید می‌خواهیم مقاومت هر فاز را برای یک خازن سه فاز با مشخصات 43Kvar / 415V / 50Hz محاسبه کنیم. مقدار ظرفیت خازنی هر فاز عبارت است از:

\[P = 3\omega \;\;C{U^2}\]

\[{\rm{C}} = \frac{P}{{3\omega \;C{U^2}}} = \frac{{43000}}{{3 \times 2 \times 3.14 \times 50 \times 415 \times 415}}{\rm{\;\;}}\]

\[{\rm{C}} = 265\;uF\]

بنابراین

\[{\rm{R}} = \frac{{23.5}}{{265}} = 0.089\;M\Omega \;\;\;OR\;\;\;89K\Omega \]

توجه: هرگاه تلورانس یا خطای احتمالی مقاومت 10% باشد، مقدار بیشینه مقاومت تخلیه در مثال مذکور برابر خواهد بود با:

\[89 \times 0.9 = 80.1{\rm{\;K}}\]

استفاده از دو مقاومت در یک واحد سه فاز

روش معمول در تخلیه خازن با مقاومت در نظر گرفتن یک واحد برای هر فاز است. به عبارت دیگر در یک واحد خارن سه فاز از سه مقاومت استفاده می شود. منظور ساده تر کردن اتصالات داخلی در شبکه می توان از دو مقاومت نیز استفاده کرد. در این نوع طراحی مقادیر مقاومت ها متفاوت خواهد بود. یک محاسبه ساده نشان می‌دهد که مقدار مقاومت باید به یک سوم وضعیت سه مقاومتی کاهش و توان نامی آن به سه برابر افزایش داده شود.

توان نامی مقاومت‌ها

در عمل مقاومت‌های تخلیه دارای تلفات اهمی هستند. هنگام محاسبه توان نامی مقاومت، لازم است که تغییرات ولتاژ شبکه را در حد نرمال و قابل قبول در نظر بگیریم. معادله توان تلف شده عبارت است از:

\[{\rm{Pr}} = \frac{{{{\left( {U \times 1.1} \right)}^2}}}{R}{\rm{\;}}\]

Pr= توان مقاومت بر حسب وات

U= ولتاژ شبکه بر حسب ولت

R= مقدار مقاومت بر حسب اهم

با توجه به معادله، توان نامی مقاومت تخلیه در مثال مذکور عبارت است از:

\[{\rm{Pr}} = \frac{{{{\left( {415 \times 1.1} \right)}^2}}}{{89000}} = 2.3{\rm{W}}\]

تخلیه الکتریکی سریع برای بانک‌های خازنی خودکار

در بانک‌های خازنی خودکار، واحدهای جبران ساز دائما در حال قطع و وصل هستند. فواصل بین قطع و وصل‌ خازن ها تابعی از  مشخصات رگولاتور، تغییرات توان راکتیو، مدت زمان و غیره است. ورود خازن های تخلیه نشده به مدار می تواند جریان های ترانزینت شدیدی ایجاد کند. به منظور جلوگیری از این پدیده در بانک های خازنی اتوماتیک باید از مقاومت تخلیه ی سریع استفاده کرد. در این روش می توان از دو کنتاکت کمکی کنتاکتور خازنی استفاده کرد. طبق تصویر با استفاده از این دو کنتاکت کمکی می‌توان دو مقاومت تخلیه را پس از قطع ولتاژ در مسیر جریان خازن قرار داد.

این مقاومت‌ها باید به نحوی طراحی شوند که تخلیه مطلوب را حداکثر در مدت زمان 20 ثانیه انجام دهند. در نظر داشته باشید که در روش فوق تنها دو مقاومت وجود دارد. در مقادیر زیر C ظرفیت خازنی هر فاز است. مقدار توان مقاومت انتخاب شده باید برابر با نصف مقدار مقاومت اتصال دائم باشد. نکته ی مهم این است که مقاومت های کمکی تنها پس از قطع خازن وارد مدار شده و مانند واحدهای اصلی همیشه در مدار نیستند.

 

230V                     RC = 4

400V                      RC = 3.1

415V                       RC = 3

480V                      RC = 2.9

500V                      RC = 2.8

660V                      RC = 2.5