در بسیاری از کارگاه‌ها و واحدهای صنعتی، موتورها، ترانس‌ها و تجهیزات القایی بخش بزرگی از مصرف برق را تشکیل می‌دهند. این تجهیزات علاوه بر توانی که واقعا به کار تبدیل می‌شود، توانی هم برای ساختن میدان مغناطیسی خودشان از شبکه می‌گیرند و پس می‌دهند. به این بخش، توان راکتیو گفته می‌شود و نسبت توان مفید به کل توان، همان ضریب قدرت است.
1) ضریب قدرت یعنی چه؟
ضریب قدرت عددی بین صفر و یک است که نشان می‌دهد چه سهمی از توان گرفته‌شده از شبکه، واقعا به کار مفید تبدیل می‌شود. هرچه این عدد به یک نزدیک‌تر باشد، استفاده از شبکه بهینه‌تر است. وقتی ضریب قدرت پایین باشد، برای رساندن همان توان مفید، جریان بیشتری از کابل‌ها و تابلو عبور می‌کند و همین جریان اضافه، تلفات و گرما و افت ولتاژ را بیشتر می‌کند، بدون آنکه خروجی بیشتری تولید شده باشد.
2) چرا ضریب قدرت پایین دردسر می‌شود؟
اولین اثر آن، فشار اضافه روی تجهیزات است؛ کابل، کلید و ترانس باید جریانی بیشتر از نیاز واقعی بار را تحمل کنند. دومین اثر، افت ولتاژ در زمان بار کامل است که می‌تواند روی کارکرد موتورها و تجهیزات حساس اثر بگذارد. سومین اثر هم اقتصادی است؛ در برخی تعرفه‌های صنعتی، توان راکتیو بالا می‌تواند هزینه‌ی برق را افزایش دهد. به همین دلیل، اصلاح ضریب قدرت هم یک موضوع فنی است و هم یک موضوع اقتصادی.
3) بانک خازنی چطور این مشکل را کم می‌کند؟
خازن، برعکس بار القایی عمل می‌کند؛ یعنی توان راکتیوی تولید می‌کند که با توان راکتیو مصرفی موتورها خنثی می‌شود. بانک خازنی مجموعه‌ای از خازن‌هاست که در تابلو نصب می‌شود و با تزریق توان راکتیو در محل مصرف، جریان عبوری از شبکه‌ی بالادست را کم می‌کند. نتیجه این است که همان بار، با جریان کمتری تغذیه می‌شود و فشار روی کابل و ترانس پایین می‌آید. نمونه‌ی اجرا شده‌ی این کار را می‌توانید در پروژه‌ی تابلوی بانک خازنی جهت اصلاح ضریب قدرت ببینید.
4) اجزای اصلی بانک خازنی چیست؟
یک بانک خازنی معمولا از خازن‌ها، کنتاکتورهای مخصوص خازن، فیوز یا کلید حفاظتی، رگولاتور یا کنترل‌کننده‌ی ضریب قدرت و در صورت نیاز، راکتور تشکیل شده است. رگولاتور، مقدار توان راکتیو موردنیاز را می‌سنجد و پله‌های خازنی را به‌تدریج وارد مدار یا از مدار خارج می‌کند تا ضریب قدرت در محدوده‌ی مطلوب بماند. کنتاکتور مخصوص خازن هم برای تحمل جریان هجومی لحظه‌ی وصل خازن طراحی شده و با کنتاکتور معمولی فرق دارد.
5) در طراحی بانک خازنی به چه نکاتی باید دقت کرد؟
طراحی درست، با شناخت بار شروع می‌شود؛ نوع موتورها، ساعات کار، تغییرات بار در طول روز و وجود بارهای غیرخطی مثل درایوها، همه در انتخاب ظرفیت و تعداد پله‌ها اثر دارند. اگر در شبکه هارمونیک قابل توجهی وجود داشته باشد، خازن بدون راکتور مناسب می‌تواند با القای شبکه تشدید کند و خودش به مشکل تبدیل شود. تهویه‌ی تابلو، فضای کافی برای دفع گرما، حفاظت هر پله و امکان سرویس ایمن هم بخش‌های مهم طراحی هستند که نباید فدای قیمت کمتر شوند.
6) اشتباه‌های رایج در اصلاح ضریب قدرت
رایج‌ترین اشتباه، انتخاب ظرفیت خازن فقط بر اساس حدس یا کپی از یک واحد دیگر است؛ باری که در طول روز تغییر می‌کند، به پله‌بندی مناسب نیاز دارد، نه یک خازن ثابت بزرگ. اشتباه دیگر، نادیده گرفتن هارمونیک و نصب خازن بدون بررسی کیفیت توان است. نصب خازن روی موتوری که مرتب خاموش و روشن می‌شود، بدون در نظر گرفتن شرایط قطع و وصل هم می‌تواند به خازن و کنتاکتور آسیب بزند. اصلاح ضریب قدرت، یک محاسبه‌ی مهندسی است، نه اضافه کردن یک قطعه به تابلو.
7) بانک خازنی جای چه چیزی را نمی‌گیرد؟
بانک خازنی، مشکل سیم‌کشی نامناسب، انتخاب نادرست سطح مقطع کابل، موتور معیوب یا طراحی ضعیف تابلو را حل نمی‌کند. همچنین به‌تنهایی راه‌حل هارمونیک نیست و در صورت وجود اعوجاج زیاد، به فیلتر یا راهکار جداگانه نیاز است. بهترین نتیجه وقتی به دست می‌آید که اصلاح ضریب قدرت، بخشی از یک بررسی کلی تابلو و شبکه‌ی داخلی واحد باشد، نه یک اقدام جداگانه و بدون اندازه‌گیری.