اصول كار رگولاتور

 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 .