خازن

اغلب دستگاه‌ها و مصرف کنندگان الکتریکی برای انجام کار مفید، نیاز به مقداری (توان راکتیو) به منظور مهیا کردن شرایط لازم باری انجام کار دارند. به‌عنوان (موتورهای الکتریکی A.C) برای …

اغلب دستگاه‌ها و مصرف کنندگان الکتریکی برای انجام کار مفید، نیاز به مقداری (توان راکتیو) به منظور مهیا کردن شرایط لازم باری انجام کار دارند. به‌عنوان (موتورهای الکتریکی A.C) برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، نیازمند تولید شار مغناطیسی در فاصله هوائی موترو هستند. ایجاد شار تنها توسط (توان راکتیو) امکان‌پذیر است و با افزایش بار مکانیکی موتور مقدار (توان راکتیو) بیشتری مصرف می‌شود.

انتقال انرژی راکتیو، انتقال جریان الکتریکی بوده و انتقال آن نیازمند به کابل با سطح مقطع بزرگ‌تر، دکل‌های فشار قوی مقاوم‌تر و در نتیجه هزینه‌ەای مازاد است. همچنین افزایش تلفات الکتریکی و کاهش راندمان شبکه را نیز به همراه دارد. در مواردی مانند کاربرهای الکترونیک قدرت و متعادل سازی بارهای نامتعادل، حتی انتقال انرژی راکتیو هم کارساز نیست و باید انرژی در محل تولید شود.

خازن اصطلاحاً تولید کننده انرژی راکتیو است، اما خازن توان راکتیو تولید نمی‌کند، بلکه مصرف کنندهٔ آن نیز هست. تنها در زمانی که سلف انرژی راکتیو در خود ذخیره می‌کند (از شبکه می‌کشد)، خازن، انرژی ذخیره شده خود را به شبکه تحویل می‌دهد و در زمانی که سلف انرژی ذخیره شده‌اش را به شبکه پس می‌دهد، خازن از شبکه انرژی می‌کشد. حال اگر سلف و خازن در کنار هم قرار گیرند، هنگامی که خازن انرژی می‌دهد، سلف آن انرژی را می‌گیرد و زمانی که خازن انرژی می‌گیرد، سلف انرژی می‌دهد که موجب تعادل انرژی بین سلف و خازن می‌شود و دیگر تبادل انرژی بین مصرف کننده و شبکه صورت نمی‌گیرد.

کاربردهای خازن

خازن‌گذاری از دیدگاه اقتصادی، همواره مورد توجه سرمایه‌گذاران صنعت و ساختمان قرار دارد و به همین دلیل به دنبال بهینه کردن مصرف انرژی الکتریکی از طریق خازن‌گذاری بوده‌اند، اما آنچه تا مدتی قبل، از دید کارشناسان صنعت و ساختمان پنهان بود و اکنون به عنوان اجزای مهم و لاینفک آن مورد توجه همگان قرار گرفته، خان‌گذاری و تأثیرات کیفی، کمی و ملی آن است.

تأثیر کیفی (فنی)

ورود بارهای موتوری به شبکه‌ موجب به وجود آمدن اختلاف فازبین منحنی جریان و ولتاژ می‌شود و نهایتاً شبکه برق را دچار افت ولتاژ می‌کند. میزان کاهش ولتاژ به وجود آمده در مدار، متناسب با حجم بارهای موتوری و مشخصات آنا متغیر است. در صورت استفاده از خازن افت ولتاژ شبکه جبران می‌شود و در حد مناسب قرار می‌گیرد. لازم به توضیح است که افت ولتاژ در شبکه برق موجب استهلاک سریع‌تر تجهیزات برقی می‌شود.

با توجه به این کارکرد تجهیزات برقی برای محدوده معینی از ولتاژ تعریف شده است، چنانچه ولتاژ بیش از حد کاهش یابد، ممکن است منجر به قطع برق تجهیزاتی که به کاهش ولتاژ حساس هستند، شود.

طراحی کابل‌های برق به گونه‌ای است که بتوانند تحمل ماکزیمم مصرف را با یک ضریب هم زمانی تحمل کنند، در صورت استفاده از خازن، شدت جریان در مدار بالاتر از خازن، کاهش می‌یابد و فشار کمتری به سیم‌ها وکابل‌ها وارد می‌شود. بنابراین علاوه بر بالا رفتن سقف تحمل ماکزیمم مصرف، عمر سیم‌ها و کابل‌ها نیز به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد.در یان صورت ضریب اطمینان ایمنی آنها بالاتر می‌رود و درصد احتمال آسیب دیدن آنها کاهش چشمگیری می‌یابد. لازم به ذکر است که بهای کابل فشار متوسط بسیار بالا و تعویض آن مستلزم قطع کابل‌ برق و نهایتاً صرف هزینه‌های گزاف است.

کارخانه‌ها یا برج‌ها و مجتمع‌های مسکونی چند واحدی، مجهز به یک پست فشار متوسط هستند که بسته به میزان انشعاب برق خود، دارای یک یا تعداد بیشتری قطع کننده مدار و تجهیزات دیگری است. قطع کننده‌های مدار و سایر تجهیزات فشار متوسط نسبتبه فشار ضعیف، قیمت‌های بالاتری دارند که تأمین آنها نیز دارای ضوابط خاص و مراحل اداری گوناگون است. عمر الکتریکی این تجهیزاتبسته به میزان جریان عبوری از آنها متغیر است. چنانچه شبکه برق مجهز به خازن باشد، شدت جریان در مدار کاهش می‌یابد و تجهزات مورد نظر تحت بار کمتری قرار می‌گیرد و نسبت به حالتی که خازن در مدار وجود ندارد، استهلاک بسیار پائین‌تری به‌وجود می‌آید.

تأثیرات کمی (تجاری)

نصب بانک خازن هزینه برق راکاهش می‌دهد، لامپ‌های فلورسنت و لامپ‌های کم مصرف، سیم‌ها و کابل‌ها و... توان راکتیو مصرف می‌کنند. این توان بدون بازده و برای مجموعه سیستم برق مضر است و مشترکان باید هزینه قابل توجهی را در قبال آن پرداخت کنند. خازن تولید کننده (توان راکتیو) از قبوض برق حذف می‌شود.

لازم به توضیح است که در صورت عدم استفاده از خازن، علاوه بر این که مشترکان به ازای هر کیلو وات توان راکتیو باید مبلغی را پرداخت کنند، میزان مصرف آنها نیز در ناحیه بالاتری از لحاظ تعرفه و ضریب زیان خواهد دید و در نتیجه هزینه نهائی، بسیار بالاتر از حد انتظار خواهد شد.

خازن الکتریکی

دو صفحه فلزی را که به‌وسیله عایق از هم جدا شده باشند خازن گویند. خازن‌ها در بسیاری از آلات و ادوات الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بطری لید که برای نخستین بار در لیدن یکی از شهرهای هلند مورد استفاده قرار گرفت چیز دیگری جز خازن الکتریکی نیست این دستگاه از یک بطری شیشه‌ای (عایق) تشکیل می‌شود که درون و برون آن با ورقه‌ٔ قلع بسیار نازکی پوشیده شده است. یک میله فلزی از میان سرژوشی عایق وارد بطری می‌شود و به‌وسیله یک زنجیر فلزی به ورقهٔ قلع داخل آن بطری می‌شود و بطری لیدن به‌وسیلهٔ زمین کردن پوشش فلزی خارج آن و وصل لید به‌وسیلهٔ زمین کردن پوشش فلزی خارج آن و وصل و میلهٔ فلزی آن بیک مولد الکتریک ساکن پر می‌شود. اگر یک جسم هادی را که با پوشش خارجی بطری تماس دارد به میلهٔ فلزی نزدیک آن نزدیک کنیم جرقه‌ای که جرقهٔ تخلتیه گویند پدید می‌آید.