کنتاکتور | کنتاکتور خازنی

بیشتر بار های موجود در تاسیسات الکتریکی سلفی است. برای کار، به توان راکتیو نیاز دارند. از طرفی، دریافت توان راکتیو از شبکه عمومی مجاز نیست. در نتیجه، شامل جریمه های سنگینی می شود. به همین علت، جبران سازی یا تامین توان راکتیو در تاسیسات بزرگ، بسیار مقرون به صرفه تر از پرداخت جریمه ها می باشد. برای تامین توان راکتیو می توان از خازن در حالت های تکی، گروهی و یا متمرکز استفاده کرد.

کنتاکتور خازنی(Capacitor Switching Contactor)

بیشتر بار های موجود در تاسیسات الکتریکی سلفی می باشد. برای کار، به توان راکتیو نیاز دارند. از طرفی دریافت توان راکتیو از شبکه عمومی مجاز نیست. در نتیجه، شامل جریمه های سنگینی می شود. به همین علت جبران سازی یا تامین توان راکتیو در تاسیسات بزرگ، بسیار مقرون به صرفه تر از پرداخت جریمه ها می باشد. برای تامین توان راکتیو می توان از خازن در حالت های تکی، گروهی یا متمرکز استفاده کرد.

حالت متمرکز یا بانک خازن، بهترین حالت جبران سازی در تاسیسات بزرگ است. بانک خازن، شامل تجهیزات خاصی است. مانند: کنترلر، سیستم حفاظتی، خازن ها، فیلتر های جذب هارمونیک، تجهیزات سوییچ، نمایشگر ها و … می باشد. در این روش کنترلر یا رگولاتور به صورت دائم، میزان توان راکتیو مورد نیاز را اندازه گیری می کند. بر اساس آن، تعدادی خازن را وارد مدار و یا از آن خارج می کند. به بیان دیگر وارد و خارج کردن خازن ها به مدار توسط تجهیزات سوییچ یا کنتاکتور ها و با فرمان مستقیم کنترلر انجام  می شود. این عمل در حالت های کاری به صورت مکرر انجام می شود. یک خازن ممکن است بارها به مدار آورده شود. سپس از مدار خارج شود. در تصویر زیر دیاگرام الکتریکی بانک خازن بدون در نظر گرفتن سیستم های حفاظتی و کنترلی را مشاهده می کنید.

کنترل جریان خازن

خازن در لحظه اول اتصال به شبکه، دارای ولتاژ صفر و جریان حداکثر می باشد. با این شرایط، خازن در یک زمان کوتاه، جریان هجومی سنگینی با فرکانس بالا دریافت می کند. این جریان، به مدل جبران سازی و تعداد خازن ها بستگی دارد. در بانک های خازنی می تواند تا ۱۸۰ برابر جریان نامی هر خازن با فرکانسی بین ۳ تا ۱۵ کیلو هرتز رخ دهد. این جریان سنگین با فرکانس بالا می تواند، باعث بروز اشکالاتی شود. مانند: تحریک و عملکرد سیستم های حفاظتی، سوختن فیوزها، قطع بریکرها و یا اشکالات دیگر مانند بروز عیب در کنتاکتورها، اختلال در سیستم های مخابراتی، اندازه گیری، نوسان شدید ولتاژ و … شود.

برای سوییچ و کنترل جریان هجومی خازن می توان علاوه بر کنتاکتور، از تجهیزات اضافی مانند، راکتورهای سری، واحد خازنی و یا هر دو استفاده کرد. با اضافه کردن این تجهیزات، جریان هجومی به صورت قابل توجه ای کاهش می یابد. از چند صد برابر به حدود چند برابر جریان نامی می رسد.

راکتورسری

به عنوان مثال در تصویر زیر، جریان هجومی یک خازن ۵۰ کیلو وات در شبکه۶۹۰ ولت که توسط اسیلوسکوپ اندازه گیری شده است، را مشاهده می کنید. با توجه به این که جریان نرمال این خازن حدود۴۰ آمپر است. در صورت عدم استفاده از تجهیزات مهارکننده، جریان هجومی به ۴۰۰۰ آمپرمی رسد. یعنی 500 آمپر یا 12 برابر جریان نامی کاهش داده می شود. در بهترین حالت، یعنی راکتور سری و واحد خازنی، جریان هجومی به حدود۲۰۰ آمپر یا 12 برابر جريان نامی خواهد رسید.

راکتور سری، می تواند با دو منظور کاهش جریان هجومی و جبران سازی هارمونیک مورد استفاده قرار بگیرد. این سیم پیچ دارای ۶ سر می باشد. به صورت سری با ورودی اصلی و یا هر پله از خازن های قدرت قرار می گیرد.

در این روش از خاصیت مقاومت سلف در برابر تغییرات شدید جریان استفاده کرد. همچنین، میزان جریان هجومی تا حد قابل قبولی کنترل می شود. توجه داشته باشید که برای تهیه راکتور مناسب باید به کاتالوگ شرکت های سازنده مراجعه کنید. در تصویر زیر یک نمونه راکتور سری را مشاهده می کنید.

طبق تصویر زیر، در اتصال راکتور به هر پله از خازن، ابتدا سیم های سه فاز از سیستم حفاظتی مانند فیوز یا بریکر عبور کرده و وارد کنتاکتور می شود. در مرحله ی بعد، خروجی کنتاکتور به ورودی راکتور و در نهایت خروجی آن به خازن متصل می شود. در این حالت با سوئیچ هر کنتاکتور، ابتدا جریان وارد راکتور و سپس وارد خازن می شود.

سری کردن مقاومت با خازن

یکی دیگر از راه های کنترل جریان هجومی خازن، سری کردن مقاومت با آن است. با این کار می توان زمان شارژ را افزایش و در نتیجه جریان اولیه را کاهش داد. از طرفی استفاده از مقاومت به صورت دائم باعث افزایش حرارت و مصرف توان اکتیو می شود. که در نهایت باید بلافاصله پس از راه اندازی خازن، آن را از مدار خارج کرد. برای ایجاد مقاومت در مسیر خازن در یک زمان کوتاه، می توان از واحد خازنی(واحد های خازنی به صورت تکی و یا مونتاژ شده روی کنتاکتور در بازار موجود می باشد) استفاده کرد. طبق تصویر زیر، واحد خازنی روی کنتاکتور قرار گرفته و با پلاتین های قدرت آن به صورت موازی قرار می گیرد. پلاتین های واحد خازنی از نوع وصل سريع بوده و با مقاومت هایی سری شده اند.

در این روش با اعمال ولتاژ به بوبین کنتاکتور، ابتدا پلاتین های واحد خازنی بسته می شود. خازن را با جریان کنترل شده شارژ می کنند. پس از شارژ اولیه، پلاتین های قدرت بسته می شود. دیگر جریانی از واحد های خازنی عبور نمی کند. واحد خازنی از نظر خارج شدن از مدار به دو گروه تقسیم می شود. گروه اول، بلافاصله پس از وصل پلاتین های قدرت از مدار خارج می شوند؛ اما در گروه دوم، پلاتین های واحد خازنی با وصل پلاتین های قدرت نیز در مدار باقی می مانند. پلاتین های این مدل از نوع قطع سریع بوده و هنگام قطع، زود از پلاتین های قدرت باز می شود. با این کار هنگام قطع کنتاکتور، جریانی از واحد خازنی عبور نخواهد کرد.