برنامج حساب مكثفات تحسين معامل القدرة

يتم تصحيح معامل القدرة بتوصيل مكثفات على التوازي مع الأحمال والمحركات الكهربائية حيث تعمل المكثفات على تزويد الشبكة بالطاقة الغير فعالة مما يؤدي لرفع معامل القدرة وخفض التيار المستهلك بواسطة الحمل، وفي هذا المقال ستجد برنامج يحسب المكثفات اللازمة لتحسين معامل القدرة وطريقة الحساب مع مثال محلول.

برنامج حساب مكثفات تصحيح معامل القدرة

القدرة:
	kwhp
معامل القدرة الحالي:
معامل القدرة المطلوب:
قيمة الـ Q
	KVAR
تحميل التطبيق على جوجل بلاي

أسباب انخفاض معامل القدرة

السبب الرئيسي لانخفاض معامل القدرة هو الأحمال الحثية مثل المحرك الكهربائي، يتأخر التيار بمقدار 90 درجة عن الجهد في الدوائر الحثية هذا الاختلاف الكبير في زاوية الطور بين التيار والجهد يؤدي إلى معامل قدرة منخفض جدًا. وتتسبب التغير في الأحمال والتوافقيات أيضًا بانخفاض معامل القدرة.

1. المحركات الحثية أحادية الطور وثلاثية الطور. عادة ما يعمل المحرك الحثي بمعامل قدرة منخفض، عند الحمل الكامل يكون Pf = 0.8 -0.9 وعند التحميل المنخفض يصل إلى حوالي 0.2 -0.3 أما عند عدم التحميل قد ينخفض ​​Pf إلى الصفر.
2. تغير الأحمال في الشبكة الكهربائية (عندما يتم تحميل نظام الطاقة بشكل خفيف ، تقل نسبة القدرة الفعالة إلى القدرة الغير فعالة، مما يؤدي إلى انخفاض عامل القدرة).
3. أفران التسخين الصناعية.
4. مصابيح التفريغ الكهربائي. ومصابيح الـ Arc.
5. المحولات.
6. التيارات التوافقية.

لماذا يجب حساب المكثفات بدقة؟

لتحسين الكفاءة، يجب اختيار مكثفات تحسين معامل القدرة بدقة.
اختيار مكثفات بسعة أكبر من المطلوب يتسبب في تسخين الكابلات. واختيار مكثفات بسعة أقل من المطلوب غير مفيد حيث ستظل فاتورة الكهرباء مرتفعة بسبب عامل القدرة المنخفض.

خطوات حساب تصحيح معامل القدرة

في دوائر سنجل فاز

أولاً علينا تحويل عوامل القدرة المعطاة إلى زاوية باستخدام الصيغة:

CosØ = power factor

Ø = Cos^-1 (power factor)

من الصيغة أعلاه، يمكننا حساب زاوية معامل القدرة القديم والجديد المطلوب.

Ø1 = Cos^-1 (معامل القدرة القدرة)

Ø2 = Cos^-1 (معامل القدرة الجديد)

بعد حساب الزاوية ، تُحسب سعة القدرة غير الفعالة المطلوبة باستخدام الصيغة:

Qc = P(tanØ1-tanØ2)

ويحسب قيمة المكثف بالصيغة:

C = Qc÷(V²*2*π*f)

دوائر ثلاثة فاز

نحول معامل القدرة إلى زاوية باستخدام الصيغة:

Ø = Cos^-1 (power factor)

حساب زاوية معامل القدرة القديم والجديد المطلوب.

Ø1 = Cos^-1 (معامل القدرة القدرة)

Ø2 = Cos^-1 (معامل القدرة الجديد)

تُحسب القدرة غير الفعالة المطلوبة:

Qc = P(tanØ1-tanØ2)

ولحساب المكثف إذا كان لديك قيمة جهد خط إلى خط (جهد اللاين)، يجب أولاً تحويله إلى جهد الفاز بالقسمة على جذر 3 (فقط للأحمال أو المحركات المتصلة بشكل ستار Y) إذا كان الحمل مربوط بطريقة دلتا، فلا يجب التحويل لأن جهد الفاز المربوط بطريقة دلتا يساوي جهد الخط.

للتحويل من جهد الخط الى جهد الفاز في الاحمال المتصلة ستار استخدم المعادلة التالية:

V_ph = √3×V_L

حساب سعة المكثف

C = Qc÷(V²*2*π*f)

مثال محلول على حساب مكثفات تصحيح معامل القدرة

محرك أحادي الطور 240 فولت، 50 هرتز، يسحب المحرك تيار قيمته 25 أمبير عند معامل القدرة (PF) 0.60. يجب تحسين معامل قدرة المحرك إلى 0.92 عن طريق توصيل مكثف بالتوازي معه. احسب السعة المطلوبة للمكثف في كل من الكيلو فار kVAR والميكرو فاراد microfarads.

الحل:

!- نحسب القدرة الفعالة للمحرك

P = V x I x Cosθ₁
P = 240V x 25A x 0.6
P = 3.6 kW

2- نحسب القدرة الظاهرة بالكيلو فولت أمبير

القدرة الظاهرة KVA عند معامل القدرة القديم.

S = V x I
S = 240V x 25A
S = 6 kVA

3- نحسب القدرة غير الفعالة عند معامل القدرة القديم

kVAR = √  (kVA² – kW²)
kVAR = √  (6² kVA – 3.6² kW)
kVAR = 4.8 kVAR

4- نحسب زاوية معامل القدرة القديم والجديد

معامل القدرة القديم
Cosθ₁ = 0.60

معامل القدرة الجديد
Cosθ₂ = 0.92

زاوية معامل القدرة القديم

θ₁ = Cos^-1 = (0.60) = 53°.130
Tan θ₁ = Tan (53°.130) = 1.333

زاوية معامل القدرة الجديد

θ₂ = Cos^-1 = (0.92) = 23°.073
Tan θ₂ = Tan (23°.073) = 0.426

5- نحسب الكيلو فار kVAR اللازمة لرفع معامل القدرة من 0.60 إلى 0.92

kVAR = P (in kW) (Tan θ₁ – Tan θ₂)

kVAR = 3.6kW x (1.333 – 0.426)

VAR = 3265.2 VAR

الكيلو فار kVAR اللازمة تساوي 3.2652kVAR

6- نحسب سعة المكثف بالميكروفاراد µF

C = kVAR x 10⁹ ÷ (2π x f x V²)   

C = 3.2625 kVAR x 10⁹ ÷ (2π x 50Hz x 240² V)

C = 180.51 µF