رگلاتور اصلاح ضريب قدرت يكي از اساسيترين اجزاء بانكهاي خازني با قدمتي تقريبا برابر با قدمت خازن است . علي رغم كاربردهاي اين وسيله ، به جرات ميتوان گفت كه مبهمترين و رازآلودترين جزء يك بانك خازني است .
طبق تعريف مرسوم "رگولاتور دستگاهي است كه با اندازه گيري ضريب توان بار، به مقدارمورد نياز خازن به مدار وارد مينمايد."
اين تعريف درعين جامعيت بسيارمبهم بوده و اطلاعاتي ازچگونگي تنظيم وديگرمشخصات ارائه نميدهد.
هدف اين مقاله پاسخ به سئوالاتي مانند :
رگولاتورچگونه كارميكند؟
نسبت C/K چيست ؟
تنظيم ناصحيح چه تاثيري درعملكرد رگولاتور دارد؟ 3 به 11 به چه معنايي است ؟ تواتر سويچينگ چگونه تعيين ميشود ؟ اگرپلاريته PT. به اشتباه وصل شود چه رخ ميدهد؟ ومواردي شبيه به آن است . در اين مقاله سعي شده تا اصول كلي وتئوريها تا سرحد امكان به صورت ساده بيان شود وتنها اصولي بيان شوندكه درتمامي انواع رگولاتورهاي آنالوگ ، الكترونيكي و رگولاتورهاي بسيار پيشرفته ميكروسسوري مشترك هستند. مقاله به دوبخش تقسيم شده دربخش اول اصول وتئوريها بيان ميشوند و در بخش دوم اثر خطاهاي معمول درنصب وتنظيم رگولاتور ولتاژ به صورت سئوال وجواب مطرح ميشوند.
اصول كار رگولاتور:
فرض كنيد بخواهيم بصورت دستي و بهوسيله دستگاههاي اندازهگيري توان اكتيو و راكتيو، ضريب توان را اصلاح نماييم همچنين فرض مينماييم كه 5 خازن هم ظرفيت q كيلوواري نيز در اختيار داريم روند تنظيم به شرح ذيل است :
مرحله 1) اندازهگيري توان اكتيو و راكتيو مرحله 2) محاسبه ضريب توان با استفاده ازرابطه
مرحله 3) محاسبه توان راكتيو موردنياز براي رسيدن به ضريب توان مطلوب مرحله 4) تزريق Q كيلووار راكتيو به مدار
در اينجا دو حالت پيش ميآيد: حالت الف ) Q كيلووار معادل q 8/3 است يعني به سه پله و8/0 يك پله نياز داريم ولي نميتوانيم 8/0 يك پله را وارد مدار نماييم . دو انتخاب وجود خواهد داشت : *- وارد كردن 3 پله ( به ضريب توان مطلوب نخواهيم رسيد ) *- وارد كردن 4 پله ( ضريب توان از مقدار تنظيم شده بزرگتر خواهد شد)
كدام راه حل مناسبتراست ؟
حالت ب ) Q كيلووار معادل q 4/4 يعني به 4 پله و4/0 يك پله نياز داريم مجددا مانند حالت الف دو راه وجود دارد.
*- وارد كردن 4 پله كه منجر به ضريب تواني كوچكتر از مقدار تنظيم شده ميگردد. *- وارد كردن 5 پله كه به ضريب توان بزرگتري دست خواهيم يافت. مجددا اين سئوال پيش ميآيد كه كدام مناسبتراست ؟ چنين وضعيتي دقيقا در رگولاتور نيز رخ ميدهد.
فرض كنيد كه قبلأ مقداري خازن وارد مدار شده و ضريب توان اندازه گيري شده (محاسبه شده ) ازضريب توان مطلوب بزرگتر است ، لازمست تا فرضا q 2/1 ازخازنهاي متصل، قطع شوند. يك خازن را قطع نماييم يا 2 خازن را؟
دررگولاتورها معمولا مقدار راكتيو مورد نياز را به مضربي ازكوچكترين پله گرد مينمايند. دو مثال زير دو حالت متفاوت تصميم گيري وعملكرد رگولاتور را نشان ميدهد . * در رگولاتوري اگر4/3پله مورد نياز باشد 3 پله وارد، واگر 6/3 پله مورد نياز باشد 4 پله وارد ميگردد *-رگولاتور ديگري بجاي 7/3 پله ، 4 پله وبجاي 69/3 پله ، 3 پله وارد مينمايد. همانگونه كه مشخص شد بايد در تنظيم واصلاح ضريب توان درصدي خطا را بپذيريم. در اينجا اين سئوال مطرح ميشود كه : *- چه ميزان خطا مجاز است ؟ *- اين خطا به چه عواملي بستگي دارد؟ *- چگونه ميتوان آنرا كنترل كرد؟ پاسخ به دو سئوال نهايي بسيار آسان است " ظرفيت كوچكترين پله". چون كل راكتيو موردنياز به مضربي ازكوچكترين پله گرد ميشود هر چه اين عدد كوچكتر باشد خطا كمتراست : ولي كوچك ساختن پله اول موجب استهلاك تجهيزات ، افزايش تعداد قطع و وصل ها ، ايجاد شوك وتنشهاي الكترومكانيكي و اختلالات الكترومغناطيس ميگردد. براي دست يابي به پاسخ سئوال اول " چه ميزان خطا مجاز است ؟ " كه متناظر سئوال " ظرفيت كوچكترين پله چگونه تعيين ميگردد؟" به راهنماي طراحي بانكهاي خازني شركت فراكوه مراجعه نماييد.
نسبت C/K چيست وچگونه تعريف ميشود؟
نسبت C/K درواقع تعيين كننده دقت يا خطاي تنظيم است. معمولأ ميزان خطا متناسب با ضريبي بين 5/0 الي 65/0 كوچكترين پله بانك خازني است . دررگولاتوري كه مبناي خطا 65/0 كوچكترين پله است : بجاي 67/5 برابر كوچكترين پله(0.65*q) ،6 برابر كوچكترين پله(6*q) به مدار وارد ميگردد وبجاي 4/5 برابر كوچكترين پله (5.4*q)،5 برابر كوچكترين پله(5*q) وارد مدار ميگردد. درابتداي مقاله فرض شد كه دستگاههاي اندازه گيري توان اكتيو و راكتيو دراختيار داريم. دررگولاتور ازجريان اكتيو و راكتيو براي كنترل و تصميم گيري استفاده ميشود و بجاي آنكه توان راكتيو مورد نياز با ظرفيت كوچكترين پله مورد مقايسه قرارگيرد جريان راكتيو بار با جريان راكتيو كوچكترين پله مورد مقايسه قرارميگيرد، حد خطا نيز بجاي 65/0 توان كوچكترين پله(0.65*q) ، معادل 65/0 برابر جريان راكتيو كوچكترين پله(0.65*Ic) خواهدبود. ازطرفي جريانها ازطريق ترانس جريان كاهنده اندازه گيري ميشوند لذا اگر ظرفيت كوچكترين پله Q كيلو وار باشد بااتصال آن به شبكه جريان راكتيوي برابر به شبكه تزريق ميشودوپس از عبور از CT در مدار داخلي رگولاتور جريان (K نسبت تبديل ترانس جريان ) اندازه گيري ميشود. با اتصال كوچكترين پله به شبكه در رگولاتور جريان اندازه گيري ميشود . پس حد خطا بصورت زير كه فرم آشناي C/K است تبديل ميگردد C/K =
بخش دوم :
اگر C/K را به مقدار بزرگتري تنظيم كنيم چه تغييري در عملكرد رگولاتور پديد ميآيد؟
وقتي C/K به مقدار بزرگتري تنظيم گردد ، بدين معني است كه ظرفيت كوچكترين پله بزرگتر از حد واقعي اعلام شده است . لذا در ضريب توان اندازهگيري شده بايد تغيير بيشتري نسبت به حالت تنظيم صحيح C/K ايجاد گردد تا پلهاي قطع يا وصل گردد . خطا افزايش مييابد.
اگرC/K را به مقدار كوچكتري تنظيم نماييم چه تغييري درعملكرد رگولاتور پديد ميآيد؟
با اين تنظيم مقدار ظرفيت كوچكترين پله ، كمتر ازمقدار واقعي اعلام ميشود و با تغيير كوچكي در ضريب توان يك پله قطع يا وصل ميگردد.
خطا كمتر ميشود ولي امكان نوسان (قطع ووصل متوالي )يك پله وجود دارد.
اگر C/K صحيح تنظيم شود ولي نسبت CT به مقداري بزرگتر(كوچكتر) تنظيم گردد چه رخ ميدهد؟ دراكثر رگولاتورها تنظيم نسبت CT تاثيري درعملكرد رگولاتور ندارد بلكه تنها براي نمايش مقدار دقيق جريان اندازه گيري شده بكار ميرود .ولي اگر در رگولاتوري اين ضريب تاثيري در عملكرد دروني رگولاتور داشته باشد افزايش (كاهش ) آن متناظر كاهش (افزايش ) نسبت C/K است .
درشبكه اي با ولتاژ بيش از 400 ولت بايد از PT براي رگولاتور واندازه گيري ها استفاده كرد. آيا نسبت C/K تغيير ميكند؟
خير C/K از همان رابطه محاسبه ميگردد ونسبت تبديل PT درآن تاثيري ندارد.
در بعضي از رگولاتورها نسبت C/K بصورت كه Q ظرفيت كوچكترين پله وK نسبت تبديل CT است تعريف ميگردد. چرا اين فرمول با فرمول متفاوت است ؟
اين نوع رگولاتورها تنها براي يك ولتاژ معين قابل استفاده هستند. در اين نوع، ضريب براي ولتاژ خاصي مثلأ 400 ولت محاسبه ميگردد ودر نسبت بصورت اتوماتيك ضرب ميگردد.
درصورت استفاده از اين رگولاتورها براي ولتاژي متفاوت با ولتاژ اصلي آنها چه اتفاقي رخ ميدهد؟
اگر ولتاژ بزرگتر از ولتاژ اصلي باشد همانند كوچك كردن C/K خواهد بود واگر ولتاژ كمتر از ولتاژ اصلي باشد مطابـق بزرگ ساختن C/K خواهــدبود.
آيا فرمول ديگري براي C/K وجود دارد؟
بله :
باتوجــه به اين فرمول ديده ميشود كه اگر ضريب براي شرايط خاصي محاسبه گردد
مقدار رابطه به نسبت ظرفيت خازن (C) ونسبت CT (K ) بستگـي دارد و علت آنكــه ضريب خطا
را C/K مينامند همين رابطه است .