معرفی و شناخت توان اکتیو و راکتیو

در این مقاله، معرفی و شناخت توان اکتیو و راکتیو به زبان ساده، موضوع مورد نظر ما از رشته برق است که سعی داریم به این واسطه، مفهوم توان اکتیو (مفید) و راکتیو (غیر مفید) را با بیانی شیوا توضیح دهیم. این طرح با ۱۱۶ صفحه مطلب در قالب یک فایل فشرده شامل فایل ورد، آماده تقدیم به کاربران گرامی شده و در دسترس دانلود است.

در این طرح تمامی مباحث به صورت جامع و مفید گردآوری شده اند که می توانید فهرست مطالب آن را در ادامه مشاهده نمایید.

فهرست مطالب مقاله معرفی و شناخت توان اکتیو و راکتیو

• چکیده
• پیشگفتار
• فصل اول
• ‌مقدمه
• مبحث تلفات
• تعریف تلفات
• فصل دوم: معرفی و شناخت توان اکتیو و راکتیو و ضریب قدرت در شبکه های برق
• روابط توان ها
• معرفی ضریب قدرت
• مثلث توان
• موارد مصرف توان اکتیو و راکتیو
• توان راکتیو به عنوان منبع تلفات
• شناخت ضریب توان
• فصل سوم: دلایل جبران و کنترل توان راکتیو و علل کاهش تلفات
• مقدمه
• دلایل جبران توان راکتیو
• فصل چهارم: روش های جبران و تصحیح توان راکتیو
• مقدمه
• انواع جبران کننده ها
• جبران کننده های استاتیک
• SVC
• خازن های سری
• خازن های موازی
• بررسی مزایای نصب خازن در شبکه های برق
• اثر نصب خازن روی عملکرد موتور القایی
• تشریح مزایای نصب خازن موازی در شبکه فشار ضعیف
• برنامه ریزی توان راکتیو سیستم
• نصب خازن موازی و مشکلات مربوط به آن
• محل نصب خازن های موازی
• فصل پنجم: مزایای استفاده از خازن توزیع شده به جای بانک خازنی
• تلفات و صرفه جویی در آن
• مبحث کاهش احتمال وقوع رزونانس
• صرفه جویی اقتصادی
• منافع جانبی دیگر
• فصل ششم: الکترونیک قدرت و معرفی کلیدهای قدرت
• مقدمه
• انواع سوئیچ ها
• تریاک
• دیاک
• MOSFET قدرت
• IGBT
• تریستور
• فصل هفتم: بررسی تلفات و مدارات محافظ تریستور و مدارات جانبی دیگر
• کنترل فاز در تریستور
• احتیاجات مدارات آتش
• نحوه‌ اتصال تریستورها و اتصالشان به خازن و خط
• اصول اندازه گیری و تشخیص ضریب توان
• فصل هشتم: مدارات پروژه
• ترانس ولتاژ
• ترانس جریان
• معرفی ترانس جریان
• نحوه اتصال CT به برق شهر
• ساختمان ترانس جریان
• مدار تغذیه DC
• بلوک ایجاد اختلاف فاز
• بلوک تشخیص اختلاف فاز
• بلوک حس کردن تغییرات جریان
• بلوک ‌اشمیت تریگر
• بلوک مولد پالس
• ترانس پالس و اپتوکوپلر
• بلوک سوئیچینگ تریستوری
• فصل نهم: پیشنهادات
• مدار ضرب کننده
• ضرب کننده با آی سی LM1496 یا LM1596
• ضرب کننده آپ امپی
• آی سی ضرب کننده آنالوگ ICL8013
• آی سی های ضرب کننده دیگر
• مدارات ضرب کننده دیگر

پیشگفتار

کنترل توان راکتیو بعنوان یک عامل حائز اهمیت در طراحی و بهره برداری سیستم های قدرت الکتریکی جریان متناوب از دیرباز مورد توجه بوده است. در یک بیان بسیار ساده و کلی می توان گفت از آنجایی که امپدانس های اجزای سیستم قدرت بطور غالب راکتیو می باشند، انتقال توان اکتیو مستلزم وجود اختلاف زاویه فاز بین ولتاژهای ابتدا و انتهای خط است (که در یک محدوده نسبتاً وسیع عملی است).

در حالی که برای انتقال توان راکتیو لازم است که اندازه این ولتاژها متفاوت باشند (که فقط در یک محدوده خیلی کوچک عملی است). اما به چه دلیل می خواهیم توان راکتیو را انتقال دهیم؟ جواب این است که نه تنها اغلب اجزای سیستم قدرت، توان راکتیو مصرف می کنند (اعم از تولید، انتقال و توزیع) بلکه اکثر بارهای الکتریکی نیز مصرف کننده آن هستند.

بنابراین این توان راکتیو مورد مصرف باید از محلی تأمین گردد که اگر قادر نباشیم آن را به سهولت انتقال دهیم، آنگاه بایستی در محلی که مورد نیاز است آن را تولید نمائیم. البته همین مطلب در مورد توان اکتیو نیز صادق است، لیکن قیود و محدودیت های مربوط به انتقال آن خیلی ضعیف تر ولی قواعد مربوط به جایابی آن و نیز اندازه اش شدیدتر است.

به منظور درک بیشتر راهکار فوق الذکر یعنی تولید توان راکتیو در محل مصرف آن، یک مثال عددی را ذکر می کنیم:
اگر راکتانس ترانسفورماتور توزیع به بزرگی راکتانس ۵۰ کیلومتر (تا ۸۰ کیلومتر) خط انتقال باشد بنابراین وقتی فاصله انتقال متوسط در آمریکا را فقط حدود ۱۰۰ کیلومتر (تا ۱۶۰ کیلومتر) در نظر می گیریم واضح است که ما کاملاً از انتقال اجتناب نمی کنیم، مگر اینکه تولید در سطح ولتاژی انجام گیرد که جذب می شود (جبران موازی توزیع شده). همانطور که گفتیم انتقال توان اکتیو مستلزم جابجایی فاز ولتاژها می باشد، لیکن مقدار ولتاژها نیز به همین میزان حائز اهمیت است.

مقدار آنها نه تنها بایستی به قدر کافی باشد که بتواند بارها را حمایت نماید بلکه لازم است که به قدر کافی پائین باشد که منجر به شکست عایقی تجهیزات نگردد. بنابراین بایستی در صورت لزوم ولتاژها را در نقاط کلیدی کنترل کرده یا حمایت و محدودیتی بر آنها اعمال کنیم. این عمل کنترل می تواند در نقاط کلیدی صورت گیرد، گرچه این جنبه از لزوم کنترل توان راکتیو از گذشته مورد توجه بوده است لیکن امروزه حداقل به دلایل زیر اهمیت زیادتری پیدا کرده است:
دلیل اول مربوط به فشار روزافزون در جهت بهره برداری حداکثر ممکن از سیستم های انتقال است. دلیل دوم، اینکه انواع جدیدی از جبران کننده های راکتیو قابل کنترل توسعه یافته اند.

چکیده

در خطوط انتقال فشار متوسط، بعضا توان راکتیو در فواصل طولانی از خطوط انتقال برق عبور می نماید. این خطوط به همین دلیل دارای تلفات زیادتری بوده و از طرفی از ماکزیمم توان واقعی که از خطوط مزبور می توان عبور داد، کاسته می گردد. از پرسودترین روش های جبران توان راکتیو، استفاده از خازن های ثابت می باشد که توسط مدارات کنترل کننده ای به نام رگولاتور خازن به شبکه وصل یا از آن قطع می شوند. این رگولاتور بر اساس مقدار توان راکتیو سلفی بار، مقداری خازن به شبکه وارد یا از آن خارج می نماید. مصارف چنین رگولاتورهایی، در صنایع و کارخانجات بزرگ و با تعداد خازن های زیاد و متمرکز می باشد.

در طرح های نوین در شبکه های برق در سطوح توزیع و فشار ضعیف، خازن هایی بصورت توزیع شده برای جبران توان راکتیو خطوط نصب می شوند (جبران توان راکتیو توزیع شده) که ملاحظات خاص خود را دارند و در نتیجه در حال حاضر استفاده از چنین رگولاتورهایی ممکن نمی باشد.

این ملاحظات عبارتند از:
– حجم کم و تصمیم گیری برای یک خازن ثابت (بصورت فشرده و بدون نیاز به تابلو، تغذیه مستقل و محل نصب)
– قدرت مانور در زمان وارد کردن خازن به شبکه و بر اساس آن تولید میزان معینی از توان راکتیو
– استفاده از کلیدهای الکترونیک قدرت در وصل خازن در زمان مناسب
– سرعت وارد و خارج نمودن خازن در شبکه در محدوده نیم سیکل برق شهر
– توانایی تغییر توان راکتیو خازن با تغییر زاویه آتش تریستورها

پس از بررسی مقاله «معرفی و شناخت توان اکتیو و راکتیو»، پیشنهاد می کنیم مقاله تحلیل یک ژنراتور القایی تک فاز مستقل و تاثیر مدل سازی بار در پایداری آن را نیز مشاهده بفرمایید.