دانلود مقاله بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از میکرو خازن با فرمت ورد ودر 7 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

چکیده :

این پژوهش کاربردی با توجه به مشکلات موجود در بانک های خازنی معمول از قبیل نگهداری و تعمیرات دشوار ، آسیب پذیری و حساسیت در برابر هارمونیک ها ، عدم کارایی مناسب در برابر بارهای با استارت و استپ زیاد و عدم امکان توزیع پراکنده، به بررسی عملکرد و ویژگی های میکرو خازن ها پرداخته و با هدف کاهش مصرف انرژی و بهبود عملکرد در برخی از تجهیزات خط تولید شرکت کویرتایر انجام شده است. میکرو خازنها (خازنهای صنعتی سه فاز ستاره) جایگزین مناسب برای خازنها و بانک خازنی می باشند، قابلیت تحمل هرگونه تغییرات ولتاژ ،جریان و هارمونیک ، عمر مفید بالا ، ودر صورت نصب بر روی موتورها قابلیت کاهش جریان های اولیه الکتروموتور را دارند و حتی می توان جایگزین راه اندازه ها نیز استفاده شود. با عنایت به اهمیت جبرانسازی توان راکتیو به صورت پراکنده به منظور کاهش تلفات و بهینه سازی انرژی در سیستم توزیع، میکرو خازن ها به واسطه ابعاد کوچک و نصب و راه اندازی آسان بهترین گزینه به منظور جبرانسازی پراکنده(local) می باشند. نتایج حاصل از نصب میکرو خازن بر روی یک الکترو موتور 50 کیلو واتی در شرکت کویرتایر نشان می دهد میکرو خازنها علاوه بر کاهش جریان اولیه موتور قادر اند بخشی از تلفات انرژی را نیز کاهش دهند، می توان گفت الکتروموتور مذکور با جریان و ضربه کمتری راه اندازی شده و جریان موتور 15 درصد کاهش یافته و مبلغ جریمه بهای راکتیو از قبض برق مربوط به این موتور حذف شده پس از انجام این تست سه دستگاه میکروخازن در قسمت تغذیه بویلر، استیل لاستیک و چاه آب نصب شد که نتایج مشابهی حاصل گردید.

واژگان کلیدی :

بهینه سازی انرژی . جبران سازی توان راکتیو . میکرو خازن . هارمونیک . اصلاح ضریب توان

1. مقدمه

در شبکه های توزیع با پس افت جریان از ولتاژ و مصرف بار راکتیو مواجه هستیم،لذا در تمامی مواقع بارگیری بخشی از انرژی مصرفی به صورت بار راکتیو از چرخه مصرف خارج می شود.این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود و در عین حال برای شبکه زیان های زیر را در بردارد، اضافه شدن جریان منبع و در نتیجه نیاز به منابع با توان های بیشتر، با افزایش جریان عبوری ، نیاز به سیم و کابل با سطح مقطع بالاتر داریم که موجب افزایش هزینه ها می شود،اتلاف انرژی در سیم ها و کابل ها باعث افزایش دمای آنها شده و عمر مفیدشان را کاهش میدهد.

معمولا در صنعت برای کاهش بار راکتیو از بانک خازنی با خازنهای مثلث استفاده می شود که با استفاده از رگلاتور و کنتاکتور و .... وارد مدار شده و از مدار خارج می شوند. این نوع خازنها با کمترین تغییرات ولتاژ ، جریان و هارمونیک آسیب پذیرهستند ، سوییچینگ خازنها موجب سوختن کنتاکتورها و فیوزها و تجهیزات جانبی می شود . لذا هزینه های اولیه طراحی و تعمیر و نگهداری آن بسیار است. توان راکتیو موجب افزایش یافتن جریان جاری بین منبع تغذیه و مصرف کنندگان می شود. بدین ترتیب توان ظاهری افزایش و ضریب توان کاهش خواهد یافت.

1- اصلاح ضریب توان : بدین معناست که توان راکتیو مورد نیاز به جای آنکه از منابع برق تامین شود در محل بار تولید گردد در این حالت جریان تغذیه کمترین مقدار را دارد و قادر است توان واقعی را با ولتاژ ثابت تری تغذیه کند و جریان و ولتاژ هم فاز شده و ضریب توان به یک نزدیک باشد .

2- تنظیم ولتاژ : تغییرات توان راکتیو منجر به تغییرات ولتاژ می شود جبران سازها با تولید توان راکتیو موجب تثبیت نسبی ولتاژ در برابر بارهای متغیر می گردد

جبران سازی با خازن : جهت جبران سازی بار راکتیو و بهبود توان در سیستم از بانک خازنی استفاده می گردد که بصورت موازی با سایر بارها نصب می شود .

بانکهای خازنی استاتیک معمولا در ابتدای ورودی برق و در صورت وجود ترانس بعد از ترانس نصب می شود و بارهای راکتیو تولیدی داخل مجموعه قبل از ورود به شبکه توزیع کاهش می یابد.

1. معایب جبران سازی با بانک خازنی :
2. خازنهای موجود در بازار بصورت مثلث می باشد این نوع خازنها علاوه بر تولید و تزریق توان راکتیو خود بعنوان مصرف کننده جریان برق عمل می کنند . به منظور جلوگیری از تحمیل تلفات خازنی به شبکه ، معمولا از رگلاتور و کنتاکتور و ..... جهت ورود و خروج خازنها استفاده می شود . ورود و خروج خازنها موجب آرک زدگی و سوختن کنتاکتور ها و تجهیزات جانبی می شود ضمن اینکه خازنها تحمل تغییرات سریع ولتاژ و جریان و هارمونیک را ندارند و سریعا آسیب می بینند . لذا هزینه های تعمیر و نگهداری بانک های خازنی بسیار بالاست .
3. استفاده از اینورتور و سافت استارترها در صنعت، موجب افزایش شدید هارمونیک های شبکه می گردد این هارمونیک ها در خازنهای مثلث ایجادحالت گردابی(میدان مغناطیسی فازی) و در نهایت رزونانس(در فیزیک، بازآوایی یا رزونانس یا تشدید عبارت است از تمایل سیستم به نوسان با بیشینه دامنه در فرکانس‌هایی خاص که به آنها فرکانس رزونانس یا فرکانس تشدید گویند. در چنین فرکانس‌هایی انرژی ارتعاشی در جسم ذخیره می‌شود و در نتیجه نیرویی کوچک و متناوب می‌تواند باعث حرکتی نوسانی با دامنه بزرگ شود.) ایجاد شده،باعث تشدید هارمونیک شده پس در نتیجه موجب آسیب دیدگی خازنها می شود .
4. برای راه اندازی موتورها با توان بالا حتما بایستی از حالت ستاره و مثلث استفاده نمود این امر نهایتا 8 ثانیه طول می کشد تا موتور راه اندازی شود در این حالت موتور جریانی تا 6 برابر جریان نامی می کشد و پس از 8 ثانیه به حالت نرمال می رسد این در حالی است که برای جلوگیری از ورود و خروج سریع خازنها این زمان در رگلاتور ها حداقل 20 ثانیه طراحی می شود ، در عمل کلیه جریان های راه اندازی موتور بدون حضور خازن صورت می گیرد .
5. اشباع شدن CT ، عدم تنظیم صحیح رگلاتور ، عدم تناسب پله های خازنی ، خرابی کنتاکتورهای خازنی در اثر ورود و خروج بی رویه خازنها ، پایین بودن عمر مفید خازنها از دیگر معایب بانک های خازنی می باشد .

1. هارمونیک و اثرات مخرب آن بر روی شبکه

شکل (2) شکل (1)

طبق نظریه فوریه، هر تابع متناوب با دوره تناوب T را می توان به صورت جمعی از چند تابع با دوره تناوبی از مضرب صحیح دوره تناوب تابع اصلی بسط داد. که به این بسط، بسط فوریه گفته می شود. هارمونیک فرکانس شکل موج اصلی را، هارمونیک اول یا هارمونیک پایه گویند و هارمونیک هایی که فرکانس آن ها، مضرب n از فرکانس اصلی شکل موج است، هارمونیک مرتبه n ام خوانده می شوند. طبق نظریه فوریه، یک شکل موج کاملا سینوسی، به جز هارمونیک

اول(شکل موج اصلی) فاقد هرگونه هارمونیک اضافه است، لذا وجود هرگونه هارمونیک در یک سیستم الکتریکی بیانگر تغییر در شکل موج ولتاژ و جریان خواهد بود که حالت مطلوبی نیست و بایستی رفع گردد.