هل يستهلك بنك مكثف السلطة؟

مقدمة

في توزيع الطاقة الصناعية والتجارية ، تعتبر إدارة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن يتم ذلك بأمان وكفاءة. البنوك المكثف هي أجزاء مهمة موجودة في الألواح الكهربائية ولوحات التبديل والأنظمة الكهربائية الأخرى. يتم استخدامها في مفاتيح مفاتيح الجهد المنخفض ، ولوحات توزيع الطاقة ، ولوحات المفاتيح الكهربائية. هدفهم الرئيسي هو تحسين عامل الطاقة وتحسين تدفق الكهرباء.

يطرح سؤال شائع بين مديري المنشآت الذين يشرفون على مراكز البيانات والمباني التجارية والمصانع الصناعية مع أنظمة التحكم المعقدة: هل يستهلك بنك مكثف السلطة؟ الإجابة البسيطة هي: تخزين المكثفات وإطلاق الطاقة.

أنها لا تستهلك الطاقة مثل الأحمال المقاومة في الدوائر الكهربائية. ومع ذلك ، فإن تركيب بنك المكثف بأكمله يحتوي على كمية صغيرة من فقدان الطاقة المستمر. إن فهم هذا الفوارق هو مفتاح تقدير وظيفة بنك المكثف وكفاءة النظام الشاملة ، وهو جانب أساسي من كفاءة الطاقة.

الوظيفة الأساسية: تصحيح عامل الطاقة (PFC)

الغرض الأساسي لبنك المكثف هو تصحيح عامل الطاقة (PFC) ، وغالبًا ما يكون تلقائيًا عبر نظام تصحيح عامل الطاقة التلقائي (APFC). تتطلب الأحمال الاستقرائية مثل المحركات والمحولات والإضاءة الفلورية الموجودة في المرافق التي تستخدم لوحات التحكم الصناعية والمفاتيح الكهربائية نوعين من الطاقة للعمل: قوة حقيقية (تقاس في KW ، والتي تؤدي أعمالًا مفيدة) وقوة تفاعلية (تقاس في KVAR ، مما يخلق حقول مغناطيسية).

يشير عامل الطاقة المنخفض إلى مستوى عالٍ من الطاقة التفاعلية التي تدور بشكل غير فعال بين الحمل ومصدر الطاقة (مثل الأداة المساعدة) ، مما يتسبب في تدفق التيارات الأكبر لنفس الكمية من العمل المفيد. هذا يشدد على نظام التوزيع الكهربائي بأكمله ، بما في ذلك الكابلات والمحولات وأنظمة المفاتيح وألواح التحكم الكهربائية.

كيف تعمل البنوك المكثفة

البنوك المكثفة تتصدى لعدم الكفاءة. أنها تتصرف مثل المصادر المحلية للقوة التفاعلية. تم تثبيته بشكل استراتيجي بالقرب من الأحمال الاستقرائية أو مركزيًا داخل لوحة مفاتيح أو مربع توزيع الطاقة أو مجموعة مفاتيح LV ، المكثفات 'Supply ' التيار المطلوب للمغناطيسية المطلوبة مباشرة عند الحاجة.

هذا يقلل بشكل كبير من كمية الطاقة التفاعلية التي تحتاج إلى التدفق من مصدر طاقة المرافق من خلال المحولات ، والكابلات ، وألواح التوزيع. نتيجة لذلك ، يتناقص التدفق الكلي للكهرباء من خلال اللوحة الكهربائية أو لوحة التبديل أو المفاتيح لنفس الكمية من الطاقة الحقيقية التي يتم تسليمها ، مما يحسن عامل الطاقة الإجمالي. يضمن هذا التكامل داخل أنظمة مفاتيح القوية أن العملية تظل بأمان وكفاءة.

معالجة استهلاك الطاقة

• الحد الأدنى من الخسائر: في حين أن إجراء المكثفات الأساسي يتضمن تخزين وإصدار الطاقة الكهربائية في دورة تقريبًا بدون خسارة لتعويض الطاقة التفاعلية داخل الدوائر الكهربائية ، فإن مجموعة البنك المكثف المادي ، وخاصة عند التعامل مع الفولتية العالية أو KVAR كبيرة ، تتحمل خسائر طاقة صغيرة. هذه الخسائر تنبع في المقام الأول من:

• الخسائر العازلة: التدفئة البسيطة داخل المادة العازلة (العازلة) للمكثف نفسه بسبب المجال الكهربائي المتناوب. المكثفات الحديثة ، منخفضة الخسارة تقلل من هذا.

• الخسائر المقاومة: تتبدد الطاقة كحرارة في الاتصالات الداخلية للمكثفات ، وأشرطة BUSBART التي تربطهم داخل البنك ، وأي صمامات ، وأجهزة التبديل (مثل المقاولين) المستخدمة لتوصيلها بلوحة توزيع الطاقة أو لوحة التبديل. المكونات عالية الجودة والتصميم القوي ، بما في ذلك ميزات السلامة الأساسية لمنع المخاطر مثل الصدمة الكهربائية ، تبقي هذه الخسائر منخفضة.

• قيم الخسارة النموذجية: بالنسبة لبنك مكثف مصمم جيدًا باستخدام المكونات الحديثة ، عادة ما تكون خسائر الطاقة المستمرة منخفضة للغاية ، وغالبًا ما تقدر ما بين 0.5 واط (W) و 1 واط لكل كيلو فولت من التصنيف المصرفي. على سبيل المثال ، قد يستهلك بنك كبير 500 كيلو فولت الذي يعمل على مستويات الجهد القياسية حوالي 250-500 واط بشكل مستمر فقط للحفاظ على تشغيله وتزويد الطاقة التفاعلية.

استهلاك الطاقة مقابل توفير الطاقة

النقطة الأساسية هي: في حين أن بنك المكثف يستهلك كمية صغيرة جدًا من الطاقة (تقاس في KW) بسبب الخسائر المذكورة أعلاه ، فإن توفير الطاقة الذي تتيحه من خلال تصحيح عامل الطاقة أكبر بكثير ، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة. عن طريق تقليل التدفق الكلي للكهرباء:

• انخفاض خسائر الطاقة (خسائر I²R) في الكابلات والمحولات وأنظمة المفاتيح المنبع لبنك المكثف.

• انخفاض رسوم الطلب من المرافق (غالبًا ما تستند إلى KVA).

• تجنب محتمل لرسوم عقوبة عامل القوة.

• زيادة سعة المحولات الحالية والكابلات ولوحات التبديل مثل مفاتيح LV أو الألواح الكهربائية لأنها تحمل أقل حمولة الطاقة الحقيقية.

التأثير الصافي هو إجمالي كفاءة الطاقة بشكل كبير وتوفير تكلفة الطاقة الفعال من حيث التكلفة وتحسين كفاءة نظام التوزيع الكهربائي ، فاخل عن الحد الأدنى من الطاقة التي يستهلكها بنك المكثف نفسه. هذا أمر بالغ الأهمية للبيئات كثيفة الطاقة مثل مراكز البيانات.

التكامل في أنظمة الطاقة

عادة ما يتم دمج بنوك المكثفات في حاويات التوزيع والتحكم المختلفة مثل لوحات التحكم:

• لوحات مكثف LV مخصصة: غالبًا ما يكون جزءًا من مجموعة لوحة التبديل أو وحدات مستقلة ، تتضمن ميزات السلامة اللازمة.

• ضمن لوحات التبديل الرئيسية/مفاتيح مفاتيح LV: يمكن دمج البنوك مباشرة في أقسام من لوحات التبديل الكهربائية الكبيرة أو مجموعات مفاتيح LV المصممة للتعامل مع الفولتية العالية وأنواع الأحمال الكهربائية.

• لوحات توزيع الطاقة (PDPs): في بعض الأحيان مدرجة في مستويات التوزيع الفرعي لإدارة التدفق المحلي للكهرباء.

• مراكز التحكم في المحركات (MCCS): غالبًا ما يكون لديها البنوك المخصصة لمجموعات المحركات ، مدمجة في أنظمة التحكم.

• لوحات التحكم الصناعية: في بعض الأحيان تشمل بنوك تصحيح محلية أصغر.

• يعتمد اختيار التصميم على ملف تعريف التحميل المحدد وتخطيط التوزيع ، وضمان بقاء العملية بأمان وكفاءة مع تحسين تصحيح عامل الطاقة وحماية العيوب. تشمل أنظمة Switchgear Modern Modern Banks Housing Capacitor حماية قوية ضد الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة.

خاتمة

هل يستهلك بنك مكثف السلطة؟ من الناحية الفنية ، نعم ، ولكن فقط كمية صغيرة جدًا بسبب الخسائر الكهربائية المتأصلة داخل مكونات البنك ، تتم إدارتها بفعالية ضمن أنظمة مفاتيح مفاتيح مصممة جيدًا. ومع ذلك ، فإن هذا الاستهلاك الحد الأدنى هو مفاضلة ضرورية وغير ضرورية مقارنة بالفوائد الكبيرة.

الوظيفة الأساسية لبنك المكثف داخل لوحة كهربائية أو لوحة مفاتيح أو مربع توزيع الطاقة أو تثبيت مفتاح LV هو تصحيح عامل الطاقة (PFC). إنه ينجز ذلك من خلال توفير الطاقة التفاعلية محليًا ، مما يقلل من تدفق النظام العام للكهرباء ، وخفض فقدان الطاقة في البنية التحتية لأنظمة التوزيع الكهربائي (المحولات ، والكابلات ، والمفاتيح) ، وتحسين مستويات الجهد والاستقرار ، وتقليل تكاليف الكهرباء المرتبطة بعامل الطاقة المنخفضة.

إن الكمية الصغيرة من الطاقة 'المستهلكة ' من قبل البنك نفسه تقزمها مكاسب كبيرة في كفاءة الطاقة التي يسهلها في جميع أنحاء الدوائر الكهربائية بأكملها ، مما يجعله فعالًا من حيث التكلفة.

يعد الاستثمار في حل بنك مكثف مصمم جيدًا موجودًا في أنظمة المفاتيح المناسبة مع ميزات السلامة اللازمة لمنع الصدمة الكهربائية وتخفيف المخاطر من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة ، سواء كانت بسيطة أو تسيطر عليها APFC ، استراتيجية مثبتة لتعزيز الطاقة بأمان وكفاءة في أي منشأة ، من مراكز البيانات والمباني التجارية عبر أمريكا الشمالية التي تتطلب إعدادات الصناعة المتنوعة.