تحسين معامل القدرة باستخدام المكثفات
للحصول على أفضل ميزة اقتصادية من القدرة الكهربائية فإن كلا من محطات التوليد
وأماكن الاستهلاك لابد أن تعمل بكفاءة عالية. لتحقيق ذلك فمن الضروري أن يكون
معامل القدرة عاليا للنظام الكهربي.
ومع التسليم بأن معظم الأحمال في أنظمة التوزيع الكهربي الحديثة أحمال حثية والتي تعني أنها تحتاج لمجال كهرومغناطيسي لعملها لذلك فإن أبسط الطرق لتحسين معامل القدرة هي إضافة المكثفات لمحطة التوزيع الكهربية.
وتعمل مكثفات القوى كمولدات تيار مفاعلة. وبإضافة تيار المكثفات المفاعلة فإن التيار الكلي للنظام الكهربي سيقل.
لدراسة كيفية تحسين معامل القدرة في الدوائر الحثية نضع مكثفا على التوازي مع ملف يغذى من مصدر كهربي كما في الشكل التالي.
التيار الأول بالدائرة قبل توصيل المكثف هوILويتأخر عن جهد المصدر بزاوية 90 درجه وهو التيار الكلي المسحوب من المصدر وعند وضع المكثف على التوازي مع الملف فإنه يسحب تيارا سعويا مقدارهIC يتقدم عن جهد المصدر بزاوية مقدارها 90 درجه وفي هذه الحالة يكون التيار الكلي المسحوب من المصدر هو مجموع التيارات في الملف والمكثف
وبالنظرة العامة للمفاعلة الكلية نجد أن جزءا من المفاعلة الحثية قد عودلت بالمفاعلة السعوية مما يقلل من المفاعلة الكلية المطلوبة من المصدر. هذا التقليل من المفاعلة المطلوبة يؤدي إلى تحسين معامل القدرة الكلية للدائرة.
ومع التسليم بأن معظم الأحمال في أنظمة التوزيع الكهربي الحديثة أحمال حثية والتي تعني أنها تحتاج لمجال كهرومغناطيسي لعملها لذلك فإن أبسط الطرق لتحسين معامل القدرة هي إضافة المكثفات لمحطة التوزيع الكهربية.
وتعمل مكثفات القوى كمولدات تيار مفاعلة. وبإضافة تيار المكثفات المفاعلة فإن التيار الكلي للنظام الكهربي سيقل.
لدراسة كيفية تحسين معامل القدرة في الدوائر الحثية نضع مكثفا على التوازي مع ملف يغذى من مصدر كهربي كما في الشكل التالي.
|
| وضع مكثف على التوازي مع ملف |
التيار الأول بالدائرة قبل توصيل المكثف هوILويتأخر عن جهد المصدر بزاوية 90 درجه وهو التيار الكلي المسحوب من المصدر وعند وضع المكثف على التوازي مع الملف فإنه يسحب تيارا سعويا مقدارهIC يتقدم عن جهد المصدر بزاوية مقدارها 90 درجه وفي هذه الحالة يكون التيار الكلي المسحوب من المصدر هو مجموع التيارات في الملف والمكثف
I = IL - IC
والاشارة السالبة تعني أنIC علي 180° منIL . لذلك فان القدرة المفاعلة الكلية في هذه الحالة تساوي :
Q = V (IL – IC) = QL - QC
وتعتبر المكثفات من أكثر الأجهزة المستخدمة في تحسين معامل القدرة وتصنع مكثفات
القدرة حاليا بأشكال وأحجام مختلفة.
المكثفات الكهربية
المكثف الكهربي عبارة عن موصلين كهربيين بينهما عازل كهربي. سعة المكثف والجهد على الموصلات الكهربية هي العوامل المحددة لكمية الشحنات الكهربية التي تخزن في المكثف الكهربي.أنواع المكثفات المستخدمة عمليا
في أوائل القرن العشرين استخدمت مكثفات العناصر الأسطوانية المغمورة بالزيت العازل بأحجام تتراوح بين 1.0 إلى 500kVAR وكانت هذه المكثفات تناسب الجهد المتوسط وأخيرا باستخدام مجموعات عناصر التوالي- التوازي أصبحت هذه المكثفات تستخدم حتى 33kV. وفي النصف الثاني من القرن العشرين بدأ استخدام مكثفات الورق المشبع بالزيت وقد طور الأوربيون تصميم المكثفات ليجمع بين إلكترودات الورق المعدني والشرائح الرقيقة من البولي بروبلين والمغموسة في زيت عازل غير ضار بالصحة.
تتكون مكثفات القوى من عدد من العناصر الأساسية والتي تبنى بلف طبقتين من شرائح الألمنيوم بين عدد من الطبقات من ورق رقيق عازل أو عازل مختلط من الورق وشريحة بلاستيكية.