معامل القدرة وكيفية تحسين معامل القدرة

قد يهمك أيضا

معامل القدرة وكيفية تحسين معامل القدرة 

مر معنا في موضوع سابق (الفرق بين انواع القدرة الكهربائية) من قدرة ظاهرية وقدرة فعالة وقدرة غير فعالة وطبيعة الاحمال الكهربائية من احمال مادية واحمال سعوية واحمال حثية وما اثرها على الشبكة العامة للكهرباء واهمية تحسين معامل القدرة وفي هذا الموضوع يتناول الكاتب معامل القدرة ومتوسط معامل القدرة لبعض الاحمال الكهربائية وكيفية تحسين معامل القدرة.

معامل القدرة Power Factor

عند توصيل مصنع أو شركة على شبكة الكهرباء فإن الأحمال الكهربية تسحب كل من القدرة الفعالة والقدرة غير فعالة وتبعا لقيمة احتياجها من الطاقة الفعالة والطاقة الغير فعالة يتحدد معامل قدرة هذه الأحمال:

معامل القدرة: ويرمز له بالرمز(P.F) او cosf    

معامل القدرة= (القدرة الفعالة / القدرة الظاهرة)=[P/S]

ويعرف ايضا بأنه جيب تمام الزاوية بين القدرة الفعالة والظاهرية وتتراوح قيمته من 0 الى 1 وكلما اقترب من الواحد كلم تعاضمت الفائدة العائدة على كل من المستهلك وشركة الكهرباء.

متوسط قيمة معامل القدرة لبعض المعدات والأجهزة الكهربية :

المحركات التأثيرية الشائعة الاستخدام بنسبة تحميل 100% = 0.85

المصابيح التوهجية (التقليدية) = 1.0

مصابيح الفلورسنت (بدون مكثف تعويض) =0.5

مصابيح الفلورسنت (بمكثف تعويض) =0.93

ماكينات لحام بالمقاومات الكهربية =0.8/0.9

وحدات لحام بالقوس الكهربي= 0.7/0.9

وتجبر شركات توليد الكهرباء المصانع على تحسين معامل القدرة (حيث ان بعض الدول تلزم المصانع بتركيب عداد اضافي لحساب القدرة الغير فعالة) حيث يتم تركيب مجموعة من المواسعات (المكثفات) في المصانع لتخفيض سحب القدرة الغير فعالة وذلك بتركيب مواسعات متغيرة القيمة على التوالي او التوازي مع المصدر الرئيسي للمصنع بحيث يعمل على تحسين معامل القدرة .

كيف يمكن تحسين معامل القدرة؟

يعتمد تحسين معامل القدرة على تقليل القدرة الغير فعالة للأحمال الكهربية بمعنى اخر أن المكثفات تركب لتوفير الكمية المطلوبة من القدرة الغير فعالة للأحمال الكهربية.

تحتاج أغلب الأحمال في المصانع لتحسين معامل القدرة إلى مجموعة مكثفات تعرف بالمراحل Automatic Self Regulating Capacitor Bank ، وهى عبارة عن مجموعة من المكثفات ومصهرات وكونتاكتورات وقاطع تيار وجهاز تحكم وتوصل المجموعة على التوازي مع أحمال المشترك وهذه المجموعة تقوم بضبط قيمتها أتوماتيكيا حسب الاحتياج للقدرة غير الفعالة ويعتمد الضبط على قيمة الحمل غير الفعال بالدوائر المركب عليها المجموعة وكذلك بالتغير فيه والقيمة المطلوبة لمعامل القدرة.

مثال لحساب قيمة المواسعات الواجب تركيبها لتحسين معامل القدرة من 0.67 الى 0.95:

القيمة التعاقدية لأحد المنشآت = 206 كيلوات

معامل القدرة حاليا= 0.67

المطلوب رفع معامل القدرة إلى 0.95

أولا: يتم حساب القدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.67

cos?=0.67 so, ?=47.93°

Q=P X tan? =206 x tan47.93=228.24 KVAR

ثانيا: حساب القدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.95

cosf =0.95 so, ?=18.19°

Q=P X tan? =206 x tan18.19=67.7 KVAR

إذا المنشأة تحتاج إلى لوحة مكثفات لتوفير 160.54 ك.فار (67.7 - 228.24) لرفع معامل القدرة إلى 0.95 بدلا من 0.67

لمزيد من التوضيح ناخذ المحرك الكهربى كمثال:

المحرك يسحب جزء من القدرة الكهربية تتحول داخله الي قدرة ميكانيكىة (وجزء بسيط يتحول الى حرارة وهو ما يسمى losses ) فالمحرك الذى قدرته 15 حصان يسحب قدرة كهربية = 15حصان +القدرة المفقودة فى صورة حرارة هذا الجزء يسمى قدرة فعالة

كما يقوم المحرك بسحب جزء اخر من القدرة الكهربية وذلك لتكوين المجال المغناطيسى ( القدرة الكهربية تنتقل من العضو الثابت الي العضو الدوار وتتحول الى قدرة ميكانيكية محمولة علي المجال المغناطيسى) هذا الجزء يسترده المصدر مرة اخرى دون ان ينقص منه شيء ويسمى بالقدرة غير الفعالة.

ممكن تشبيه القدرة الغير فعالة بالعامل الحفاز في التفاعلات الكيميائية حيث ان التفاعل لا يتم بدونه ابدا ولكنه لا يتاثر به.

الخلاصة ان القدرة الكهربية عبارة عن جهد وتيار وتسمى بالقدرة الظاهرية (s) والحمل هو الذى يقسم هذه القدرة الي جزئين فعالة وغير فعالة.

ما هو الدور الحقيقي للمكثفات في تحسين معامل القدرة ؟

اولا : لفهم ما يحصل بالضبط لا بد من تمثيل الدائرة المكافئة الواقعية للمولد , ففي الحالة المثالية للمولد فهو ينتج جهدا ثابتا والتيار المار فيه يعتمد على الحمل .

ثانيا : المولد لا ينتج قدرة ظاهريه واخرى فعالة ولكن ما يفرض على المولد هو طبيعة الحمل , فما يؤثر في المولد هو حاصل ضرب الجهد في التيار المار فيه, وهذا ما يحدد قدرته .

ثالثا : لرفع معامل القدرة فان ما يفرض المضافات هو الحمل نفسه .. فان كان الحمل حثيا ( ملفات) فانه يتطلب مكثفات, وان كان الحمل يغلب عليه المكثفات فان المضاف يجب ان يكون حثيا ( ملفات ) .

رابعا : الغالب على طبيعة الاحمال هو الاحمال الحثية , لذلك فان المضاف هو المكثفات لتقليل معامل القدرة .

خامسا : المقصود من الاضافة هو جعل الحمل اقرب الى المقاومة الفعلية resistive load , وذلك مشابه الى حد بعيد لعمل دائرة رنين .

سادسا : التعامل الحسابي للمكثف يكون بممانعه سالبة. والحثي بممانعه موجبة .. وعند اجراء الحسابات تضاف المكثفات لالغاء اثر الملفات لتبدو الممانعه المكافئة على الحمل هي مقاومية بحته .

الموضوع منقول وقد نشرته للاهمية جزا الله كاتبه كل خير