بانک خازنی چیست و چه استفاده هایی دارد؟

حتما تا به حال عبارت بانک خازنی به گوش شما خورده و ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که بانک خازنی چیست و چه کاربرد هایی دارد،  در برق های صنعتی مانند کارخانه ها یا مراکز اداری بزرگ گاهی برق به صورت غیر طبیعی و الکی مصرف می شود که به آن توان راکتیو می گویند. حال سوال این است که توان راکتیو چیست، توان راکتیو به معنی این است که برقی که دستگاه ها نیاز دارند تا فقط میدان مغناطیسی با آن درست کنند، نه برای انجام کار های مواقعی این برق برای اون مراکز مفید نیست و باعث بالا رفتن هزینه و قبض برق می شود. بانک خازنی که دارای مجموعه ای از خازن ها در کنار دیگر است برق اضافی و بدون استفاده اون دستگاه ها را فراهم می کند، فشار را از اون مرکز یا نیروگاه کم و پول قبض را کم می کند.
پس دلایل استفاده از بانک خازنی به شرح زیر است:

1. کاهش هزینه برق مراکز: وقتی بانک خازنی در مراکز گفته شده داشته باشیم، کمک می کند که توان راکتیو مصرف نشود پس قبض برق پایین تری سر ماه دارید.
2. بهتر شدن کیفیت برق مصرفی : بانک خازنی کمک می کند که برق در سیم ها روان و تمیزتر به جریان دراید و دستگاه ها کمتر آسیب می بینند.
3. سبک شدن بار نیروگاه ها: نیرگاه ها مجبور نیستند که برق اضافه ای تولید کنند،چوب با بانک خازنی برق رسانی راحت تر انجام می شود.
4. جلوگیری از اقت ولتاژ در تاسیسات: هنگامی که تعداد دستگاه های روشن یک مجموعه زیاد باشد، ممکن است که برق تضعیف شودبانک خازنی به ثابت بودن این جریان کمک می کند.

مزایا و معایب بانک خازنی

مزایای بانک خازنی

• کاهش تلفات انرژی الکتریکی: با بهبود ضریب توان، جریان کاهش می‌یابد و در نتیجه افت ولتاژ و تلفات حرارتی در تجهیزات انتقال و توزیع کاهش می‌یابد.
• افزایش ظرفیت استفاده از تجهیزات: با کاهش بار راکتیو، ظرفیت بیشتری از ترانسفورماتورها و ژنراتورها برای بارهای مفید آزاد می‌شود.
• کاهش هزینه‌های برق: بسیاری از شرکت‌های توزیع برق برای ضریب توان پایین جریمه‌هایی اعمال می‌کنند که با نصب بانک خازنی می‌توان از آن‌ها اجتناب کرد.
• پایداری بیشتر سیستم برق‌رسانی: به‌ویژه در شبکه‌های صنعتی، استفاده صحیح از بانک خازنی می‌تواند عملکرد پایدارتری را در پی داشته باشد.

معایب بانک خازنی

• احتمال بروز رزونانس: اگر طراحی به درستی انجام نشود، امکان دارد بانک خازنی با عناصر دیگر در شبکه وارد رزونانس شده و نوسانات ناخواسته ایجاد کند.
• عدم تطابق با بارهای متغیر: در صورت تغییرات سریع در بار شبکه، بانک خازنی ممکن است نتواند به‌خوبی واکنش نشان دهد و موجب اختلال در ولتاژ شود.
• هزینه‌های اولیه و نگهداری: نصب و نگهداری بانک‌های خازنی به‌ویژه در مقیاس‌های بزرگ ممکن است هزینه‌بر باشد و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق داشته باشد.

اجزای تشکیل دهنده بانک خازنی

1. خازن‌ها
مهم‌ترین بخش هر بانک خازنی، خود خازن‌ها هستند. این قطعات وظیفه اصلی تامین توان راکتیو مورد نیاز شبکه را بر عهده دارند. خازن‌ها در واحدهایی با ظرفیت مشخص تولید می‌شوند و بسته به نیاز شبکه، به‌صورت سری یا موازی در کنار هم قرار می‌گیرند تا ظرفیت کلی لازم فراهم شود. خازن‌ها ممکن است خشک یا روغنی باشند و عموماً از نوع خودترمیم‌شونده در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.
2. کلیدهای قطع و وصل
برای کنترل ورود یا خروج خازن‌ها از مدار، از کنتاکتور یا رله‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این کلیدها بر اساس دستور رگلاتور، بانک خازنی را با توجه به نیاز شبکه، به‌صورت پله‌ای فعال یا غیرفعال می‌کنند. استفاده از کنتاکتورهای مناسب، در جلوگیری از ایجاد جریان هجومی اولیه و افزایش طول عمر خازن‌ها مؤثر است.
3. مقاومت‌های دشارژ
بعد از خارج شدن خازن از مدار، ممکن است در پایانه‌های آن ولتاژ باقی بماند. مقاومت‌های دشارژ وظیفه تخلیه این ولتاژ را دارند تا ایمنی در هنگام تعمیر و نگهداری تضمین شود. این مقاومت‌ها به‌صورت موازی با هر خازن نصب می‌شوند و تخلیه ولتاژ را در زمان معقولی انجام می‌دهند.
4. فیوزها یا کلیدهای حفاظتی
برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی خازن‌ها در اثر اتصال کوتاه یا افزایش جریان، فیوزها یا کلیدهای مینیاتوری برای هر پله استفاده می‌شود. این ابزار حفاظتی نقش مهمی در حفظ سلامت تجهیزات و جلوگیری از حوادث برقی دارند.
5. رگلاتور بانک خازنی
یکی از مهم‌ترین اجزای بانک خازنی، رگلاتور یا کنترلر ضریب توان است. این دستگاه به‌صورت لحظه‌ای ضریب توان شبکه را اندازه‌گیری کرده و بر اساس نیاز، فرمان‌های قطع یا وصل پله‌های خازنی را صادر می‌کند.

در چه مشاغل یا وسایلی نیاز به استفاده از بانک خازنی است

• کارخانه‌های صنعتی با مصرف برق بالا: صنایعی مانند فولاد، سیمان، پتروشیمی، و تولید قطعات فلزی، به دلیل استفاده از موتورهای الکتریکی بزرگ، با ضریب توان پایین مواجه هستند. بانک خازنی در این واحدها باعث کاهش جریمه‌های برق و بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌شود.
• کارگاه‌ها و واحدهای تولیدی کوچک و متوسط: حتی کارگاه‌های نجاری، تراشکاری یا تولید مواد غذایی که از دستگاه‌های موتوری استفاده می‌کنند، با نصب بانک خازنی می‌توانند از نوسانات برق جلوگیری کنند و کارایی تجهیزات خود را افزایش دهند.
• ساختمان‌های اداری و تجاری بزرگ: مراکز خرید، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و مجتمع‌های اداری، به دلیل استفاده همزمان از آسانسور، پمپ، سیستم تهویه و روشنایی، نیاز مبرمی به کنترل توان راکتیو دارند. بانک خازنی در این مکان‌ها موجب پایداری بهتر برق و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
• نیروگاه‌ها و پست‌های توزیع برق: برای حفظ کیفیت توان در شبکه و جلوگیری از افت ولتاژ یا اختلالات هارمونیکی، از بانک‌های خازنی استفاده می‌شود.
• سیستم‌های حمل و نقل برقی و ریلی: ایستگاه‌های مترو، قطار شهری و کارخانه‌های تولیدی وسایل نقلیه برقی به دلیل بارهای دینامیکی بالا، نیازمند استفاده از بانک خازنی برای پایداری شبکه هستند.

وسایلی که نیاز به استفاده از بانک خازنی دارند

1. موتورهای الکتریکی بزرگ: مانند موتورهای صنعتی که در دستگاه‌های پرس، کمپرسور، پمپ‌ها و فن‌ها به کار می‌روند.
2. تجهیزات روشنایی فلورسنت و LED: به خصوص در ساختمان‌های بزرگ و سالن‌های صنعتی که مصرف برق بالایی دارند.
3. ترانسفورماتورها: برای کاهش جریان‌های راکتیو و افزایش بهره‌وری در شبکه‌های توزیع برق.
4. دستگاه‌های جوشکاری صنعتی: که بارهای ناپایدار و غیرخطی ایجاد می‌کنند و باعث کاهش ضریب توان می‌شوند.
5. اینورترها و تجهیزات الکترونیکی صنعتی: مانند کنترلرهای سرعت موتور  که جریان‌های هارمونیکی ایجاد می‌کنند.
6. کندانسورهای (خازن‌های) صنعتی: که به طور خاص برای اصلاح ضریب توان در سیستم‌های قدرت استفاده می‌شوند.
7. دستگاه‌های تهویه مطبوع بزرگ: مانند چیلرها و هواسازها که بارهای بالایی دارند و ضریب توان آنها ممکن است پایین باشد.
8. ماشین‌آلات نساجی و چاپ: که دارای موتورهای متعدد و بارهای متغیر هستند.

انواع بانک خازنی

نوع بانک خازنی	ویژگی‌ها	کاربردها	مزایا	معایب
بانک خازنی ثابت	ظرفیت ثابت، بدون تغییر	بارهای ثابت و کوچک	ساده، هزینه پایین	انعطاف‌پذیری کم
بانک خازنی قابل تنظیم	ظرفیت قابل تغییر با کلیدهای سوئیچینگ	بارهای متغیر	انعطاف‌پذیری مناسب، هزینه متوسط	نیاز به کنترل دستی یا نیمه‌خودکار
بانک خازنی خود تنظیم	تنظیم خودکار ظرفیت بر اساس بار	بارهای بزرگ و متغیر	بهره‌وری بالا، بهینه‌سازی مداوم	هزینه بالا، پیچیدگی سیستم

نکات مهم قبل از راه اندازی بانک خازنی

راه‌اندازی بانک خازنی در سیستم‌های برق صنعتی و توزیع برق، نیازمند دقت و رعایت نکات کلیدی است تا عملکرد بهینه و ایمنی سیستم تضمین شود.

1. بررسی دقیق بار و نیاز به اصلاح ضریب توان: قبل از هر اقدامی، باید میزان بار و میزان ضریب توان سیستم به دقت اندازه‌گیری شود تا بانک خازنی متناسب با نیاز انتخاب شود.
2. انتخاب ظرفیت مناسب بانک خازنی: انتخاب ظرفیت بیش از حد یا کمتر از نیاز می‌تواند باعث مشکلاتی مانند نوسانات ولتاژ یا افزایش هزینه‌ها شود، بنابراین باید مطابق با محاسبات دقیق ظرفیت انتخاب گردد.
3. بررسی وضعیت سیستم برق و تجهیزات: قبل از نصب، سیستم برق و تجهیزات موجود باید از نظر ایمنی و عملکرد بررسی شوند تا امکان اتصال بانک خازنی بدون آسیب‌دیدگی فراهم شود.
4. توجه به شرایط محیطی و مکان نصب: محل نصب باید خشک، تهویه‌دار و عاری از گرد و غبار باشد تا عمر مفید تجهیزات افزایش یابد.
5. اطمینان از وجود تجهیزات حفاظتی: تجهیزات حفاظتی مانند فیوزها و کلیدهای قطع جریان باید به‌درستی نصب و تنظیم شوند تا در صورت بروز خطا، سیستم به‌سرعت قطع شود و از خسارت جلوگیری گردد.