بانک خازنی سریع با کنتاکتور تریستوری

بانک خازنی سریع با کنتاکتور تریستوری

علت استفاده از بانک خازنی سریع با کنتاکتور تریستوری به سرعت تغییرات توان راکتیو بستگی دارد. در شرایط عادی استفاده از الکتروموتورها، ترانسفورماتورها و غیره تغییرات توان اکتیو و راکتیو به نرمی صورت می‌گیرد. در این تأسیسات رگولاتور میزان ضریب توان را اندازه‌گیری کرده و پس از گذشت چند ثانیه، خازن‌ها را سوئیچ می‌کند. قابل‌ذکر است که نحوه‌ی سوئیچ خازن‌ها با توجه به تکنولوژی رگولاتور می‌تواند به‌صورت ساده یا آزاد باشد. جبران سازی معمولی در برخی از تأسیسات مانند کوره‌های القایی یا سیستم‌های جوش الکتریکی مناسب نیست. درواقع این تأسیسات نیاز به بانک خازنی سریع با کنتاکتور تریستوری و عملکرد لحظه‌ای دارند. طبق تصویر زیر؛ در بانک خازنی سریع از رگولاتورهای پیشرفته به همراه کنتاکتور تریستوری تایرستور سوئیچ استفاده می‌شود.

استفاده از رگولاتورهای سریع به همراه کنتاکتور تریستوری یا تایرستور سوئیچ در ساخت بانک خازنی سریع مزایای زیر را دارد:

• بدون قطعات مکانیکی، با استهلاک پائین و بدون صدا
• با طول عمر بسیار بالا و بدون محدودیت در تعداد و لحظات سوئیچ
• سوئیچ خازن بدون تاخیر زمانی و جبران سازی فوق سریع
• کاهش جریان هجومی و آثار مخرب ناشی از سوئیچ خازن با کنتاکتور
• کاهش استرس‌ها و افزایش طول عمر خازن

در تصویر زیر یک خط کامل راکتور، خازن و مقاومت تخلیه‌ی سه فاز را مشاهده می‌کنید. این واحد جبران سازی توسط یک کنتاکتور تریستوری یا تایرستور سوئیچ کنترل شده و سرعت بسیار بالایی دارد.

در این مثال تایرستور سوئیچ یا کنتاکتور تریستوری به‌صورت دو فاز بوده و یکی از فازها به‌صورت مستقیم به راکتور و خازن متصل شده است. در نظر داشته باشید که اتصال یک‌فاز به‌صورت مستقیم تاثیری روی عملکرد سیستم نداشته ولی ممکن است خطرات ناشی از برق‌گرفتگی را افزایش دهد. به‌منظور جلوگیری از این خطرات توصیه می‌شود از لیبل‌های هشداری در بانک‌های خازن تایرستور سوئیچ استفاده کنید. در این مدار، تایرستور پس از دریافت فرمان راه‌اندازی دو فاز دیگر را هدایت کرده و خط جبران سازی برق‌دار می‌شود.

قسمت کنترل تایرستور سوئیچ یا کنتاکتور تریستوری با توجه به مدل و برند آن می‌تواند متفاوت باشد. به‌صورت کلی تغذیه‌ی بخش فرمان تایرستور می‌تواند از یک منبع تغذیه‌ی جداگانه یا از بخش قدرت دریافت شود. علاوه بر بخش تغذیه، ترمینال‌های دیگری روی تایرستور وجود دارد که از آن‌ها می‌توان جهت صدور فرمان وصل و قطع استفاده کرد. این ترمینال‌ها باید به درستی و طبق نقشه‌های ارائه شده در کاتالوگ سیم بندی شوند. توجه داشته باشید که اتصال سیستم تایرستور سوئیچ به رگولاتور معمولی ممنوع نبوده ولی سرعت جبران سازی را کاهش می‌دهد. به‌عبارت‌دیگر برای به حداکثر رساندن سرعت جبران سازی؛ رگولاتور نیز باید به درستی انتخاب شده باشد.

برای درک بهتر سرعت جبران سازی در بانک خازنی معمولی و بانک خازنی سریع به مثال‌های این بخش توجه کنید. تصویر زیر نحوه‌ی سوئیچ خازن‌ها با رگولاتور معمولی و کنتاکتور را نمایش می‌دهد. در این مثال توان راکتیو مورد تقاضای سیستم 125 کیلو وار بوده و رگولاتور شروع به وارد کردن خازن‌ها برای جبران آن می‌کند.

این رگولاتور پیشرفته نبوده و سوئیچ را از پله‌ی 25 کیلو واری آغاز می‌کند. در ادامه و با توجه به کافی نبودن این پله، آن را از مدار خارج کرده و یک خازن 50 کیلو وار به شبکه متصل می‌کند. این خازن نیز کافی نبوده و در ادامه واحد 25 کیلو وار مجدد به شبکه متصل می‌شود.
در این حالت توان راکتیو تولیدی 75 کیلو وار بوده و بازهم متناسب با مقدار تقاضا شده یعنی 125 کیلو وار نیست. رگولاتور در مرحله‌ی بعد خازن‌های 25 و 50 کیلو وار را خاموش کرده و پله‌ی 100 کیلو وار را به شبکه متصل می‌کند.
ازآنجایی‌که این خازن نیز به‌تنهایی برای پوشش 125 کیلو وار توان راکتیو درخواستی کافی نیست، در ادامه پله‌ی 25 کیلو وار نیز به شبکه متصل می‌شود. این روند چیزی حدود 150 ثانیه زمان برده و باعث قطع و وصل مکرر خازن‌ها می‌شود. با کمتر شدن توان راکتیو مورد تقاضا رگولاتور به‌صورت مرحله‌به‌مرحله خازن‌ها را از مدار خارج می‌کند. این روند نیز طبق تصویر باعث قطع و وصل شدن خازن‌ها خواهد شد.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید انتخاب تجهیزات غیرهوشمند باعث قطع و وصل‌های مکرر در واحدهای خازنی می‌شود. در ضمن زمان جبران سازی در این تأسیسات نیز بالا بوده و ضریب توان از محدوده‌ی مجاز خارج خواهد شد.

برای رفع این مشکل می‌توان از رگولاتورهای هوشمند با قابلیت انتخاب آزادانه‌ی پله‌ها استفاده کرد. روند جبران سازی توسط این رگولاتور در تصویر زیر آورده شده است. همان‌گونه که مشاهده می‌کنید در این حالت نیز شبکه به 125 کیلو وار توان راکتیو نیاز دارد.
این رگولاتور پس از 5 تا 30 ثانیه مقدار دقیق خازن را مشخص کرده و پس از آن واحدها 25 و 100 کیلو وار را به مدار متصل می‌کند. در این حالت هیچ‌گونه کلید زنی اضافه صورت نگرفته و خازن‌ها به‌صورت آزادانه توسط رگولاتور انتخاب می‌شوند.

با رفع تقاضا نیز همین حالت اتفاق خواهد افتاد. پس از گذشت 5 تا 30 ثانیه هردو پله خاموش شده و کلید زنی اضافه نخواهیم داشت. استفاده از این رگولاتورها می‌تواند استهلاک تجهیزات را به‌شدت کاهش دهد.

رگولاتورهای هوشمند تعداد سوئیچ‌های بی‌مورد را کاهش می‌دهند اما سرعت کافی برای تأمین توان راکتیو به‌صورت آنی و ساخت بانک خازنی سریع را ندارد. از طرفی نمی‌توان از کنتاکتورها به‌منظور سوئیچ‌های سریع خازن استفاده کرد. در نظر داشته باشید که کنتاکتورها از نظر سرعت و تعداد کلید زنی دارای محدودیت هستند.

نسل بعدی رگولاتورها دارای قابلیت تحلیل و ثبت اطلاعات بار هستند. به‌عبارت‌دیگر این رله‌ها رفتار سیستم را در حافظه‌ی خود ذخیره کرده و در سوئیچ‌های بعدی از آن‌ها استفاده می‌کنند. در تصویر زیر نحوه‌ی عملکرد یک نمونه از این رگولاتورها به همراه کنتاکتور برای سوئیچ خازن نمایش داده‌شده است.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید با شروع توان راکتیو دریافتی؛ رگولاتور آن را اندازه‌گیری کرده و با توجه به اطلاعات قبلی دو واحد خازن را وارد مدار می‌کند. در این حالت زمان عکس‌العمل رگولاتور حدود 50 میلی‌ثانیه اعلام شده است.

استفاده از این رگولاتور به همراه کنتاکتور زمان تاخیر را به حدود 0.5 تا 1 ثانیه می‌رساند. این زمان در تأمین توان راکتیو مناسب است اما دو مشکل کلی وجود دارد:

• زمان نهایی تأمین توان راکتیو یعنی 0.5 تا 1 ثانیه هنوز برای تأسیسات فوق سریع مانند جوش و قوس الکتریکی کافی نیست.
• کنتاکتورها توان سوئیچ‌های مکرر در این تأسیسات را ندارند.

برای رفع مشکلات فوق می‌توان از ترکیب رگولاتورهای سریع و کنتاکتور تریستوری در ساخت بانک خازنی سریع استفاده کرد. سرعت سوئیچ در این روش بازهم بیشتر شده و می‌تواند پاسخگو تأسیسات فوق سریع باشد.