مرکز آموزش

درک ضریب توان

از مبانی برق تا SVG

راهنمایی ساده برای اینکه بدانید برق چگونه کار می‌کند، چرا ضریب توان مهم است و ژنراتور وار استاتیک (SVG) چگونه به شما کمک می‌کند برق را بهینه‌تر مصرف کنید و هزینه‌ها را کاهش دهید.

پاک‌ترهوشمندترکارآمدتر
1

برق با ولتاژ و جریان شروع می‌شود

برق به دو چیز خلاصه می‌شود: ولتاژ و جریان. وقتی ولتاژ جریان را از یک بار عبور می‌دهد، تجهیزات انرژی لازم برای انجام کارشان را می‌گیرند.

V

ولتاژ (V)

نیروی رانش. نیرویی که برق را در سیم جابه‌جا می‌کند، درست مثل فشار آب در لوله.

A

جریان (A)

جریان. مقدار برقی که واقعاً در حرکت است، درست مثل آبی که در لوله جاری است.

به‌طور خلاصهولتاژ را مثل فشار آب و جریان را مثل جریان آب در نظر بگیرید.
⁧فشار (ولتاژ)⁩ ⁧جریان آب (جریان برق)⁩ ⁧آب توربین را می‌چرخاند⁩ ⁧(کار مفید)⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
فشار به‌تنها کاری انجام نمی‌دهد تا وقتی که آب واقعاً جاری شود
2

برق تک‌فاز و سه‌فاز

برق شهری ثابت نمی‌ماند. در هر ثانیه ۵۰ بار به شکل یک موج نرم بالا و پایین می‌رود.

تک‌فاز (L-N)

+V 0 −V ⁧زمان →⁩ ⁧ولتاژ (V)⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
رایج در منازل و بارهای کوچک · 230 V · 50 Hz

سه‌فاز (L1-L2-L3)

L1L2L3 120°120°120° +V 0 −V ⁧ولتاژ (V)⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
L1L2L3
مورد استفاده در ساختمان‌ها و بارهای صنعتی · 400 V · 50 Hz
به‌طور خلاصهسه‌فاز یعنی سه موج از همین نوع که با فاصله برابر 120° از هم قرار دارند. ساختمان‌های بزرگ از آن استفاده می‌کنند چون توان را یکنواخت‌تر می‌رساند.
3

انواع بارهای الکتریکی

تجهیزات مختلف جریان را به روش‌های متفاوتی می‌کشند. هم‌گام ماندن یا نماندن جریان با ولتاژ، ضریب توان شما را تعیین می‌کند.

بار مقاومتی (R)

مثال: بخاری برقی، لامپ

V A
V = ولتاژA = جریان
هم‌فاز (φ = 0°) · PF = 1.0
انرژی الکتریکی را مستقیماً به گرما یا نور تبدیل می‌کند.

بار سلفی (L)

مثال: موتور، پمپ، فن

⁧پس‌فاز⁩ V A
V = ولتاژA = جریان
جریان از ولتاژ عقب است · PF < 1.0
به میدان مغناطیسی نیاز دارد، به همین دلیل توان راکتیو می‌کشد.

بار خازنی (C)

مثال: بانک خازنی، الکترونیک

⁧پیش‌فاز⁩ V A
V = ولتاژA = جریان
جریان از ولتاژ جلوتر است · PF < 1.0
انرژی را در میدان الکتریکی ذخیره می‌کند و می‌تواند توان راکتیو تأمین کند.
چرا مهم استمشکل اصلی موتورها هستند. آن‌ها جریان را از هم‌گامی با ولتاژ خارج می‌کنند و همین ضریب توان ساختمان را پایین می‌آورد.
4

مثلث توان

وقتی جریان از هم‌گامی خارج می‌شود، شبکه تغذیه شما هم‌زمان دو نوع توان حمل می‌کند: توان مفید و توان هدررفته.

φ P = 80 kW ⁧توان اکتیو، کار واقعی را انجام می‌دهد⁩ Q = 60 kVAr ⁧توان راکتیو،⁩ ⁧بدون کار مفید⁩ S = 100 kVA ⁧توان ظاهری،⁩ ⁧کل توان تأمین‌شده⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
دقیقاً با مقیاس رسم شده: 80² + 60² = 100²، پس φ = 36.87°

S² = P² + Q²

PF = P / S = cos φ

P · توان اکتیوkW
Q · توان راکتیوkVAr
S · توان ظاهریkVA
به‌طور خلاصهضریب توان یعنی چه مقدار از توانی که به شما می‌رسد واقعاً کار انجام می‌دهد. اینجا 80 از 100، یعنی 0.8.
5

چرا ضریب توان پایین اهمیت دارد؟

ضریب توان پایین یعنی برای انجام همان کار به جریان بیشتری نیاز دارید و هر کابل و ترانسفورماتور در مسیر باید آن را حمل کند.

جریان بیشتر در کابل‌ها و ترانسفورماتورها

افزایش تلفات و هدررفت انرژی

افت ولتاژ و کاهش ظرفیت سیستم

هزینه‌های احتمالی انرژی راکتیو یا جریمه ضریب توان

استفاده کم‌بازده‌تر از زیرساخت برق

6

توان مفید یکسان، ضریب توان متفاوت

دو ساختمان که دقیقاً کار یکسانی انجام می‌دهند، هر کدام 100 kW، اما با ضریب توان متفاوت.

ضریب توان پایین

بار مفید100 kW
ضریب توان0.70
توان ظاهری143 kVA
توان راکتیو102 kVAr
جریان در 400 V206 A
▲ جریان بیشتری از شبکه کشیده می‌شود

ضریب توان اصلاح‌شده

بار مفید100 kW
ضریب توان0.98
توان ظاهری102 kVA
توان راکتیو20 kVAr
جریان در 400 V147 A
▼ جریان کمتری از شبکه کشیده می‌شود
به‌طور خلاصهکار مفید یکسان، جریان بسیار کمتر. هر دو ساختمان 100 kW کار انجام می‌دهند. ساختمانی که ضریب توان ضعیفی دارد برای همین کار به‌جای 147 A، جریان 206 A را از کابل‌هایش عبور می‌دهد.
7

ضریب توان چگونه اصلاح می‌شود؟

سه راه‌حل رایج وجود دارد. همه آن‌ها توان راکتیو را به ساختمان بازمی‌گردانند. تفاوت در این است که هنگام تغییر تقاضا تا چه حد همگام می‌مانند، و در یک ساختمان واقعی تقاضا دائماً تغییر می‌کند.

kVAr 02550 75100125 ⁧بانک دیر واکنش می‌دهد، سپس 67 kVAr بیش‌جبران می‌کند⁩ SVG⁧بانک⁩⁧ثابت⁩ ⁧شروع آسانسور⁩ ⁧دو آسانسور⁩ ⁧پمپ‌ها⁩ ⁧زمان →⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
نیاز ساختمان SVG بانک خازنی خازن‌های ثابت
خط سبز دقیقاً روی لبه بالایی ناحیه خاکستری حرکت می‌کند · یعنی SVG تقاضا را در همان لحظه دنبال می‌کند
این‌طور بخوانیدناحیه خاکستری همان چیزی است که ساختمان درخواست می‌کند. یک راه‌حل وقتی خوب است که خطش لبه بالایی این ناحیه را دنبال کند. فقط خط سبز SVG این کار را می‌کند. بانک آبی بعد از گذشتن جهش بار وارد عمل می‌شود و سپس بیش از حد لازم متصل می‌ماند.

خازن‌های ثابت

همیشه روشن، همیشه به یک اندازه. نمی‌توان کار دیگری از آن خواست.

زمان واکنشهرگز
کنترلندارد
جذب توان پیش‌فازخیر
میانگین خطا24.2 kVAr
عمداً کوچک انتخاب می‌شود، چون هر چیز بزرگ‌تر وقتی ساختمان کم‌بار است بیش‌جبرانی می‌کند. در نتیجه تقریباً تمام روز کمتر از نیاز تأمین می‌کند.

بانک‌های خازنی اتوماتیک

گروه‌هایی از خازن‌ها را وارد و خارج مدار می‌کند. بهتر است، اما فقط در قطعه‌های ثابت.

زمان واکنشچند ثانیه
کنترلگام‌های ثابت
جذب توان پیش‌فازخیر
میانگین خطا17.6 kVAr
خازن باید قبل از اتصال دوباره تخلیه شود، بنابراین بانک همیشه یک قدم عقب است. جهش‌های کوتاه پیش از واکنش آن تمام می‌شوند و هر کلیدزنی کنتاکتورها را فرسوده می‌کند.
SVG
بهترین انتخاب

ژنراتور وار استاتیک

مقدار دقیق مورد نیاز را به‌صورت الکترونیکی و لحظه‌به‌لحظه تولید می‌کند.

زمان واکنشچند میلی‌ثانیه
کنترلبدون گام
جذب توان پیش‌فازبله
میانگین خطا0 kVAr
نه گامی برای گرد کردن دارد و نه کنتاکتوری برای انتظار، پس به‌سادگی بار را دنبال می‌کند. همچنین می‌تواند توان راکتیو را جذب کند، کاری که هیچ‌کدام از راه‌حل‌های خازنی اصلاً نمی‌توانند.
8

SVG چیست و چگونه کار می‌کند؟

آن را دستگاهی در نظر بگیرید که توان راکتیو را در محل تولید می‌کند. به‌جای اینکه شبکه توان هدررفته را تا ساختمان شما بفرستد، یک تابلو کنار تابلو توزیع شما آن را درست در محل مصرف تولید می‌کند. این کار را در سه مرحله و هزاران بار در ثانیه انجام می‌دهد.

1

پایش می‌کند

سنسوری که دور کابل ورودی اصلی بسته می‌شود، دقیقاً می‌خواند که کل ساختمان در همین لحظه چه مقدار جریان می‌کشد.

2

هدررفت را محاسبه می‌کند

از روی این اندازه‌گیری، بخشی که کار واقعی انجام می‌دهد را از بخش راکتیو که فقط رفت‌وبرگشت می‌کند جدا می‌کند.

3

هدررفت را جبران می‌کند

همان مقدار دقیق توان راکتیو را خودش تولید می‌کند و به تابلو می‌دهد. شبکه فقط بخش مفید را ارسال می‌کند.

⁧شبکه / ترانسفورماتور⁩ ⁧400 V، سه‌فاز⁩ 1 ⁧CT (ترانسدیوسر جریان)⁩ ⁧جریان کل را اندازه می‌گیرد⁩ ⁧تابلو برق اصلی (MDB)⁩ ⁧آسانسورها⁩⁧پمپ‌ها⁩⁧تهویه مطبوع⁩⁧سایر بارها⁩ SVG ⁧موازی⁩ 2 3 ⁧جریان⁩ ⁧جبران‌ساز (kVAr)⁩ ⁧سیگنال اندازه‌گیری به کنترلر SVG⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
کابل قدرت اتصال SVG سیگنال اندازه‌گیری
1CT جریان را پایش می‌کند 2SVG هدررفت را محاسبه می‌کند 3SVG هدررفت را جبران می‌کند
اعداد قرمز همان سه مرحله بالا هستند · SVG به‌صورت موازی نصب می‌شود، پس بدون قطع بار جریان اضافه می‌کند
به‌طور خلاصههیچ چیزی خاموش نمی‌شود و هیچ باری از داخل SVG عبور نمی‌کند. کنار مدار قرار می‌گیرد و بی‌صدا هدررفت را خنثی می‌کند، تا شبکه فقط توانی را بفرستد که کار واقعی انجام می‌دهد.
9

قبل و بعد از SVG

کل پیام این صفحه در یک تصویر. ساختمانی را در نظر بگیرید که با تغذیه 400 V، 100 kW کار واقعی انجام می‌دهد و ببینید برای رساندن آن چه مقدار جریان باید از کابل عبور کند.

⁧قبل از SVG⁩⁧ضریب توان 0.70⁩ 206 A ⁧بعد از SVG⁩⁧ضریب توان 0.98⁩ 147 A ⁧59 A بیشتر، برای همان کار⁩
برای دیدن کل نمودار بکشید →
همان ساختمان · همان 100 kW کار مفید · فقط مقدار جریان تغییر می‌کند
29%جریان کمتر در هر کابل، کلید و ترانسفورماتوری که ساختمان را تغذیه می‌کند
~49%گرمای هدررفته کمتر در این کابل‌ها، چون تلفات با مجذور جریان افزایش می‌یابد

قبل از SVG

  • شبکه باید مقدار زیادی توان راکتیو را تا محل شما بفرستد
  • کابل‌ها، کلیدها و ترانسفورماتور داغ‌تر و نزدیک‌تر به حد مجازشان کار می‌کنند
  • ممکن است هزینه انرژی راکتیو یا جریمه ضریب توان پایین اعمال شود

بعد از SVG

  • توان راکتیو در محل تولید می‌شود، پس شبکه فقط توان مفید را می‌فرستد
  • همان تجهیزات اکنون ظرفیت آزاد برای بار بیشتر دارند
  • کاهش احتمالی هزینه انرژی راکتیو، بسته به تعرفه
به‌طور خلاصههیچ چیزی در ساختمان تغییر نکرده است. همان آسانسورها، پمپ‌ها و چیلرها همان کار را انجام می‌دهند. SVG فقط جلوی عبور هدررفت از کابل را می‌گیرد و ظرفیتی را آزاد می‌کند که قبلاً هزینه‌اش را پرداخته‌اید.
10

SVG چگونه هزینه برق را کاهش می‌دهد؟

SVG مصرف kWh تجهیزات شما را کم نمی‌کند. توان هدررفته‌ای را کم می‌کند که ساختمان از شبکه می‌کشد. اگر تعرفه شما برای انرژی راکتیو، ضریب توان پایین یا تقاضای kVA هزینه دریافت می‌کند، نتیجه آن قبض کمتر است.

هزینه کمتر انرژی راکتیو

استفاده بهینه‌تر از زیرساخت موجود

کاهش تلفات و افت ولتاژ

افزایش ظرفیت در دسترس

پشتیبانی از ساختمانی پایدارتر و کارآمدتر

میزان واقعی صرفه‌جویی به الگوی بار، ضریب توان فعلی، مصرف انرژی راکتیو، تعرفه برق و انتخاب درست ظرفیت SVG بستگی دارد. پیش از اعلام هر عددی، تأسیسات شما را اندازه‌گیری می‌کنیم.
قدم بعدی

بدانید ضریب توان ساختمان‌تان چه هزینه‌ای برای شما دارد.

پیش از هر تصمیمی، ضریب توان شما را اندازه می‌گیریم، قبض‌های اخیرتان را بررسی می‌کنیم و ظرفیت درست اصلاح را تعیین می‌کنیم. بدون هزینه، بدون تعهد.

ارزیابی رایگان بگیرید بازگشت به سایت