خازن و تجهیزات جانبی برق صنعتی مجموعه‌ای از قطعات با کاربردهای متفاوت در تابلو برق، بانک خازنی و سیستم‌های کنترل موتور است. بخشی از این تجهیزات مانند خازن سه فاز و رگلاتور برای اصلاح ضریب توان استفاده می‌شوند و بخشی دیگر مانند چوک، فیلتر، چاپر و مقاومت ترمز به عملکرد صحیح اینورتر و موتور کمک می‌کنند. ترانسهای صنعتی نیز برای تغییر سطح ولتاژ، تغذیه مدار فرمان یا ایجاد جداسازی الکتریکی کاربرد دارند.
به دلیل تفاوت زیاد میان این گروه‌ها، انتخاب نباید فقط بر اساس توان دستگاه یا شباهت ظاهری انجام شود. برای یک خازن، kvar و شرایط هارمونیکی مهم است؛ برای چوک اینورتر جریان و مدل Drive اهمیت دارد؛ برای مقاومت ترمز مقدار Ω و توان حرارتی تعیین‌کننده است و در ترانس نیز نسبت ولتاژ، VA یا kVA و نوع ساختار باید بررسی شوند.
گروه‌های اصلی خازن و تجهیزات جانبی برق صنعتی
ترانس
برای تغییر سطح Voltage، تغذیه مدار فرمان و در مدل‌های مربوطه ایجاد Isolation بین مدارها.
چوک اینورتر
شامل Line Reactor، DC Reactor و Output Reactor برای شرایط مختلف نصب VFD.
رگلاتور خازنی
برای اندازه‌گیری ضریب توان و کنترل پله‌های بانک خازنی به‌صورت خودکار.
خازن سه فاز
برای جبران توان راکتیو و اصلاح Power Factor در شبکه‌های صنعتی.
فیلتر
شامل EMC/RFI، Harmonic، dV/dt و Sine-Wave Filter بسته به Application.
چاپر ترمز
برای کنترل انرژی بازگشتی موتور و اتصال کنترل‌شده Braking Resistor به DC Bus.
مقاومت ترمز
برای تبدیل انرژی Regenerative موتور به حرارت هنگام کاهش سرعت و توقف.
ترانس صنعتی چه کاربردی دارد؟
Transformer برای تبدیل Voltage و در ساختار دو سیم‌پیچه برای ایجاد جداسازی الکتریکی بین Primary و Secondary استفاده می‌شود. در تابلوهای صنعتی، Control Transformer یکی از کاربردهای رایج این گروه است.
ترانس کنترل می‌تواند Voltage شبکه را به سطح مناسب برای Contactor، Relay، Solenoid، PLC و تجهیزات مدار فرمان تبدیل کند. این ترانس‌ها برای تحمل Inrush تجهیزات الکترومغناطیسی نیز باید متناسب با Application انتخاب شوند.
هنگام انتخاب ترانس باید Primary Voltage، Secondary Voltage، توان VA یا kVA، تک فاز یا سه فاز بودن، Frequency، کلاس عایقی، نوع نصب و شرایط محیطی بررسی شوند. اگر Isolation موردنیاز است، باید ساختار Transformer نیز صراحتاً مناسب این کاربرد باشد.
چوک اینورتر چیست؟
Reactor یا چوک یکی از تجهیزات جانبی مهم VFD است و بسته به محل نصب، عملکرد متفاوتی دارد. اصطلاح کلی «چوک اینورتر» می‌تواند به Input Reactor، DC Reactor یا Output Reactor اشاره کند.
| نوع چوک |
محل نصب |
وظیفه کلی |
| Input / Line Reactor |
بین شبکه و VFD |
محدود کردن تغییرات سریع Current و کاهش بخشی از Harmonicهای ورودی |
| DC Reactor |
در DC Link اینورتر |
صاف‌تر کردن Current و کاهش تنش روی بخش Rectifier و DC Bus |
| Output Reactor |
بین خروجی VFD و Motor |
کاهش تنش ناشی از Switching و کمک به کابل‌های طولانی‌تر در شرایط مجاز |
Line Reactor می‌تواند جریان ورودی Rectifier را هموارتر کند و میزان برخی Harmonicها و تنش حرارتی بخش DC Link را کاهش دهد. با این حال مقدار Impedance، Current Rating و نیاز واقعی به Reactor باید از راهنمای همان Drive بررسی شود.
Output Reactor وظیفه دیگری دارد. INVT به‌طور رسمی استفاده از Output Reactor را برای کاهش Voltageهای لحظه‌ای ناشی از Switching IGBT و افزایش فاصله موثر انتقال بین Drive و Motor مطرح می‌کند. این قطعه جایگزین Sine-Wave Filter نیست و این دو باید جداگانه انتخاب شوند.
رگلاتور خازنی چیست؟
Power Factor Controller یا رگلاتور بانک خازنی، وضعیت توان راکتیو و ضریب توان شبکه را اندازه‌گیری کرده و در صورت نیاز پله‌های خازنی را وارد یا خارج می‌کند.
هدف این سیستم حفظ Power Factor در محدوده تنظیم‌شده بدون وارد کردن بیش از حد خازن به شبکه است. تعداد Step، نوع خروجی، Current Input مربوط به CT، Measuring Voltage و الگوریتم Switching از مشخصات مهم رگلاتور هستند.
برای نمونه TDK در خانواده BR6000 مدل‌های 6 و 12 پله و در BR7000 تا 12 خروجی Relay ارائه می‌کند. این اعداد مربوط به همان خانواده هستند و تعداد Step باید برای مدل دقیق بررسی شود.
CT در رگلاتور خازنی چه نقشی دارد؟
Controller برای محاسبه وضعیت شبکه به Current Measurement نیاز دارد و معمولاً این اطلاعات را از CT دریافت می‌کند. نسبت CT، جهت نصب، Phase Reference و سیم‌بندی صحیح روی قرائت Power Factor تاثیر مستقیم دارند.
هنگام Replacement رگلاتور باید مشخص شود ورودی Current آن برای CT با Secondary برابر 1A یا 5A طراحی شده است. تعداد Step و نوع خروجی نیز باید با بانک موجود هماهنگ باشند.
خازن سه فاز و اصلاح ضریب توان
خازن سه فاز PFC برای تامین بخشی از Reactive Power موردنیاز Loadهای القایی و بهبود Power Factor استفاده می‌شود. در تابلوهای صنعتی این خازن‌ها می‌توانند به صورت ثابت یا در بانک خازنی Automatic استفاده شوند.
برخلاف بسیاری از Capacitorهای الکترونیکی، خازن بانک خازنی معمولاً بر اساس kvar در Voltage و Frequency مشخص انتخاب می‌شود. بنابراین عبارت‌هایی مانند 10kvar، 20kvar یا 25kvar باید همراه Rated Voltage محصول خوانده شوند.
Schneider در خانواده فعلی PowerLogic PFC Capacitors، خازن‌های سه فاز فشار ضعیف را برای اصلاح ضریب توان ارائه می‌کند و در VarPlus Can از ساختار Self-Healing و Discharge Resistor داخلی در محصولات مربوطه استفاده شده است. استاندارد IEC 60831 نیز در این خانواده مورد اشاره سازنده قرار دارد.
شبکه هارمونیکی و انتخاب خازن
وجود VFD، UPS، Rectifier و سایر Nonlinear Loadها می‌تواند Harmonic Distortion شبکه را افزایش دهد. اتصال خازن به چنین شبکه‌ای بدون بررسی می‌تواند شرایط Resonance نامناسب ایجاد کند.
در شبکه‌های دارای Harmonic، ممکن است Bank Detuned با Reactor سری مناسب نیاز باشد. TDK توضیح می‌دهد ترکیب Capacitance بانک خازنی و Inductance شبکه می‌تواند Resonance ایجاد کند و Detuned Reactor برای پایین بردن فرکانس رزونانس نسبت به Harmonicهای مشکل‌ساز استفاده می‌شود.
نکته مهم:
افزودن خازن بیشتر همیشه به معنی اصلاح بهتر نیست. مقدار kvar، Harmonic Level، Transformer، Load Profile و Target Power Factor باید قبل از طراحی بانک بررسی شوند.
فیلتر در برق صنعتی به چه تجهیزاتی گفته می‌شود؟
عبارت «فیلتر» در این گروه می‌تواند به چند محصول کاملاً متفاوت اشاره کند. پیش از خرید باید مشخص شود هدف کاهش EMI، کاهش Harmonic، محدود کردن dV/dt یا نزدیک کردن خروجی PWM اینورتر به موج سینوسی است.
| نوع فیلتر |
محل یا کاربرد |
هدف اصلی |
| EMC / RFI Filter |
سمت ورودی Drive |
کاهش Conducted Electromagnetic Interference |
| dV/dt Filter |
بین Drive و Motor |
کاهش شیب Voltage Pulse و تنش عایقی |
| Sine-Wave Filter |
خروجی VFD |
صاف‌تر کردن شکل موج خروجی سمت Motor |
| Harmonic / Detuned Filter |
شبکه یا بانک خازنی |
کنترل Harmonic و Resonance در Application مربوطه |
سازندگان Drive نیز Line Filter، Output Reactor، dV/dt Filter و Sine-Wave Filter را به‌صورت تجهیزات متفاوت معرفی می‌کنند. بنابراین این محصولات را نباید فقط بر اساس Current و Voltage با یکدیگر جایگزین کرد.
تفاوت چوک و فیلتر اینورتر
Reactor در ساده‌ترین حالت یک جزء Inductive است که رفتار Current یا Voltage را در مدار تغییر می‌دهد. Filter معمولاً برای محدوده فرکانسی یا مسئله مشخصی طراحی شده و ممکن است از ترکیب Inductor، Capacitor و سایر قطعات تشکیل شود.
Line Reactor برای کاهش تنش و بخشی از Harmonicهای سمت ورودی مناسب است، اما جای یک EMC Filter دارای هدف Compliance را نمی‌گیرد. به همین شکل Output Reactor و Sine-Wave Filter نیز اثر یکسانی روی موج خروجی ندارند.
چاپر ترمز چیست؟
در کاهش سرعت یک موتور دارای Inertia یا بار Overhauling، موتور می‌تواند به Generator تبدیل شده و انرژی را به DC Bus اینورتر برگرداند. اگر این انرژی مدیریت نشود، DC Bus Voltage افزایش پیدا می‌کند.
Braking Chopper یا Braking Unit با افزایش DC Bus Voltage، Braking Resistor را به مدار متصل می‌کند تا Energy بازگشتی در مقاومت به Heat تبدیل شود. در INVT این تجهیز با عنوان DBU نیز استفاده می‌شود.
چاپر ممکن است داخل خود VFD تعبیه شده باشد یا به‌صورت Unit خارجی نیاز باشد. این موضوع به Series، Voltage Class و Power Rating درایو وابسته است. بنابراین قبل از سفارش External DBU باید مشخص شود Drive دارای Internal Braking Unit هست یا خیر.
تفاوت DBU و RBU
INVT بین DBU و RBU تفاوت مشخصی قائل می‌شود. DBU انرژی Regenerative را از طریق Braking Resistor به Heat تبدیل می‌کند، اما RBU انرژی را به AC Grid بازمی‌گرداند. بنابراین این دو تجهیز از نظر Function یکسان نیستند.
مقاومت ترمز اینورتر چیست؟
Braking Resistor بخشی از Dynamic Braking System است و انرژی بازگشتی Motor را به Heat تبدیل می‌کند. این قطعه در Crane، Hoist، Elevator، Centrifuge و ماشین‌هایی با Deceleration سریع یا Inertia بالا کاربرد زیادی دارد.
دو مشخصه مهم آن Resistance بر حسب Ω و Power بر حسب W یا kW هستند. Resistance نباید پایین‌تر از حد مجاز Braking Circuit انتخاب شود، زیرا Current بیش از حد می‌تواند به Braking IGBT یا Unit آسیب بزند.
از طرف دیگر Resistance بیش از حد بالا Braking Current را کاهش می‌دهد و ممکن است Torque ترمزی کافی ایجاد نشود. Schneider نیز در راهنمای انتخاب خود بر اهمیت Minimum Resistance و Wattage مناسب تاکید می‌کند.
Power Resistor نیز به Duty Cycle بستگی دارد. مقاومت مورد استفاده در یک توقف کوتاه هر چند دقیقه با مقاومتی که در Crane یا Centrifuge دائماً انرژی دریافت می‌کند شرایط حرارتی یکسانی ندارد.
چاپر و مقاومت ترمز چگونه با یکدیگر کار می‌کنند؟
مقاومت به‌تنهایی تصمیم نمی‌گیرد چه زمانی وارد مدار شود. Braking Chopper، Voltage باس DC را کنترل می‌کند و هنگام رسیدن به Threshold مربوطه، مسیر عبور Current از مقاومت را فعال می‌کند.
در Drive دارای چاپر داخلی، Braking Resistor مطابق ترمینال‌ها و جداول همان سازنده متصل می‌شود. اگر Drive چاپر داخلی نداشته باشد ممکن است External Braking Unit موردنیاز باشد.
هشدار انتخاب:
مقدار Ω مقاومت ترمز را نمی‌توان فقط از توان kW اینورتر حدس زد. Minimum Allowable Resistance، Braking Unit، Voltage Class، Braking Torque و Duty Cycle باید از Manual همان Drive بررسی شوند.
چه زمانی مقاومت ترمز لازم می‌شود؟
در بسیاری از Fan و Pumpها توقف طبیعی بار به اندازه کافی طولانی است و مقاومت ترمز الزامی نیست. اما در کاربردهای دارای Deceleration سریع یا Regenerative Load، انرژی برگشتی می‌تواند باعث افزایش DC Bus Voltage شود.
Schneider استفاده از Braking Resistor را برای کاربردهایی با Deceleration سریع‌تر یا Overhauling Load مطرح می‌کند. مقاومت ترمز توان Braking را افزایش داده و انرژی Regenerated را دفع می‌کند.
راهنمای انتخاب خازن و تجهیزات جانبی
| تجهیز |
پارامترهای اصلی انتخاب |
خطای رایج |
| ترانس |
Primary/Secondary Voltage، VA/kVA، Phase، Frequency |
انتخاب فقط از روی نسبت Voltage |
| چوک VFD |
Input/DC/Output، Current، Voltage، Inductance/Impedance، Drive Model |
یکسان دانستن چوک ورودی و خروجی |
| رگلاتور خازنی |
تعداد Step، CT، Measuring Voltage، Output Type |
بی‌توجهی به CT و Wiring |
| خازن |
kvar، Rated Voltage، Frequency، Harmonic Condition |
انتخاب فقط از روی kvar |
| فیلتر |
EMC/dVdt/Sine/Harmonic، Current، Voltage، Frequency |
یکسان دانستن همه Filterها |
| چاپر |
Drive Series، DC Bus، Braking Current، Resistance Limits |
عدم بررسی چاپر داخلی Drive |
| مقاومت ترمز |
Ω، W/kW، Duty Cycle، Braking Torque |
انتخاب فقط بر اساس توان VFD |
Replacement تجهیزات قدیمی
در Replacement ابتدا کد کامل تجهیز قبلی ثبت شود. برای تجهیزات بانک خازنی، Voltage، kvar، تعداد Step، CT و شرایط Harmonic باید تطبیق داده شوند. در خازن، ابعاد و Discharge System نیز اهمیت دارند.
برای تجهیزات VFD، مدل کامل Drive باید مشخص باشد. یک Output Reactor یا Braking Resistor که برای یک VFD مناسب است الزاماً برای Drive هم‌توان از Series دیگر مناسب نیست.
در Braking System، Minimum Resistance و Thermal Power اهمیت ویژه دارد. در Filter نیز Frequency، Cable Length، Switching Frequency و مشخصات Motor باید در Applicationهای مربوطه بررسی شوند.
چک‌لیست Replacement:
کد کامل، نوع تجهیز، Voltage، Current، Power، kvar، Frequency، Phase، CT Ratio، Harmonic Level، مدل VFD، Duty، Resistance، Thermal Power، Filter Type، ابعاد، Terminal و روش نصب بررسی شوند.
قیمت خازن و تجهیزات جانبی به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت این گروه به دلیل تنوع محصولات با یک معیار قابل مقایسه نیست. قیمت خازن با kvar، Voltage، Duty و ساختار آن تغییر می‌کند، در حالی که قیمت رگلاتور بیشتر به تعداد Step، Function و Interfaceها وابسته است.
در چوک و Filter، Current، Voltage و توان VFD روی اندازه و قیمت تاثیر می‌گذارند. Reactorهای توان بالا از نظر حجم هسته و سیم‌پیچ با مدل‌های کوچک تفاوت قابل توجهی دارند.
در چاپر و مقاومت ترمز نیز Braking Current، Resistance، Thermal Power و Duty Cycle تعیین‌کننده هستند. بنابراین هنگام مقایسه قیمت بهتر است کد و مشخصات کامل دو محصول بررسی شوند.
برای خرید چه اطلاعاتی لازم است؟
- نوع تجهیز موردنیاز
- ولتاژ و تعداد فاز شبکه
- توان یا Current بار
- توان kvar برای خازن
- تعداد Step برای رگلاتور
- CT Ratio در بانک خازنی
- وجود VFD و سایر Nonlinear Loadها
- مدل و کد کامل اینورتر
- ورودی یا خروجی بودن چوک
- نوع EMC، dV/dt، Sine یا Harmonic Filter
- طول کابل موتور در تجهیزات خروجی VFD
- نیاز به چاپر داخلی یا خارجی
- Resistance و Power مقاومت ترمز
- Duty Cycle و زمان توقف بار
- کد کامل تجهیز قبلی در پروژه Replacement
سوالات متداول خازن و تجهیزات جانبی
خازن سه فاز چه کاربردی دارد؟
برای تامین بخشی از توان راکتیو بارهای القایی و اصلاح Power Factor در شبکه فشار ضعیف استفاده می‌شود.
رگلاتور بانک خازنی چه کاری انجام می‌دهد؟
Power Factor شبکه را اندازه‌گیری کرده و بر اساس نیاز، پله‌های خازنی را وارد یا خارج می‌کند.
تفاوت چوک ورودی و خروجی اینورتر چیست؟
چوک ورودی در سمت شبکه نصب می‌شود و روی رفتار Current ورودی اثر دارد. چوک خروجی بین VFD و Motor قرار گرفته و تنش‌های ناشی از PWM را کاهش می‌دهد.
آیا چوک خروجی و فیلتر سینوسی یکسان هستند؟
خیر. Output Reactor عمدتاً Inductive است، اما Sine-Wave Filter برای صاف‌تر کردن شکل موج PWM طراحی می‌شود و انتخاب متفاوتی دارد.
چاپر ترمز چه کاری انجام می‌دهد؟
هنگام افزایش DC Bus Voltage، مقاومت ترمز را به باس متصل می‌کند تا انرژی Regenerative موتور در مقاومت به حرارت تبدیل شود.
آیا همه اینورترها به چاپر خارجی نیاز دارند؟
خیر. بعضی Driveها Braking Chopper داخلی دارند و برخی مدل‌ها یا توان‌ها به Unit خارجی نیاز دارند. Manual کد دقیق باید بررسی شود.
مقاومت ترمز را فقط بر اساس توان اینورتر انتخاب کنیم؟
خیر. حداقل Ω مجاز، Braking Torque، توان حرارتی، Duty Cycle و ساختار Braking Unit نیز باید بررسی شوند.
آیا بانک خازنی در شبکه دارای اینورتر به راکتور نیاز دارد؟
ممکن است نیاز داشته باشد. Harmonic Distortion و احتمال Resonance باید بررسی شوند و در شبکه‌های مربوطه از Detuned Reactor مناسب استفاده شود.
ترانس کنترل چه کاربردی دارد؟
برای تامین Voltage مناسب مدار فرمان و تجهیزاتی مانند Relay، Contactor، Solenoid و Controller استفاده می‌شود.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت خازن و تجهیزات جانبی برق صنعتی با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!