การปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power factor improvement)
การปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์
(Power factor improvement)
ตามที่หลายท่านทราบแล้วว่าการปรับปรุงเพาเวอร์แฟคเตอร์ของระบบจ่ายไฟฟ้านั้นมีผลดีมากมาย คุ้มค่าในการลงทุนที่จะดำเนินการปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ให้เหมาะสมโดยมีแนวทางดำเนินการดังนี้
1.วิธีการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า
เนื่องจากอุปกรณ์ประเภทเครื่องจักรกล หม้อแปลง เครื่องเชื่อม เตาเผาแบบอาร์ก และมอเตอร์ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาแหล่งกำเนิดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟช่วยจ่ายให้ ได้แก่ ซิงโครนัสมอเตอร์และคาปาซิเตอร์ คาปาซิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่จ่ายกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟชนิดหนึ่งที่ราคาถูกและนิยมใช้กันมาก ดังรูปที่ 1
รูปที่ 1 แสดงการแก้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าด้วยคาปาซิเตอร์
จากสมการ ; kVAr = kW tan
กิโลวาร์ก่อนปรับปรุง PF = kW tan
กิโลวาร์ปรับปรุง PF = kW tan
ดังนั้น กิโลวาร์ของคาปาซิเตอร์ = kW (tan - tan )
ตัวอย่างที่ 1 จากข้อมูลที่กำหนดมาโหลดขนาด 500 kW ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า 0.60 ล้าหลัง ถ้าต้องการปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเป็น 0.95 ล้าหลัง จะต้องเลือกขนาดคาปาซิเตอร์เท่าใด
วิธีทำ
cos = 0.60 ; = 53.13O
กิโลวาร์ของคาปาซิเตอร์ = 500 (tan 53.13 O – tan 18.19 O)
= 500 (1.333 – 0.3285)
= 500 kVAr
เพื่อความสะดวกในการหาขนาดกิโลวาร์ของคาปาซิเตอร์ อาจหาได้จากตารางที่ 1 ที่โหลด 500 kW
cos = 0.60
cos = 0.95
ค่าแฟกเตอร์จากตาราง = 1.01
กิโลวาร์ของคาปาซิเตอร์ = 500 x 1.01
~ 500 kVAr ตอบ
อย่างไรก็ตามการติดตั้งคาปาซิเตอร์จำเป็นต้องลงทุนราคาประมาณกิโลวาร์ละ 200 ถึง 300 บาท ดังนั้น ที่ 500 กิโลวาร์ จึงราคาประมาณ 300 x 500 เท่ากับ 150,000 บาท แต่ในตัวอย่างที่เคยแสดงไว้ก่อนหน้านี้ ในการปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเป็น 0.95 เจ้าของโรงงานสามารถประหยัดค่าไฟได้ 5,280 บาทต่อเดือน ในเวลา (150,000/5,280) เท่ากับ 30 เดือน จึงจะคืนทุน
การติดตั้งคาปาซิเตอร์ ดังรูปที่ 2 การติดตั้งคาปาซิเตอร์ที่ตำแหน่งใดจึงจะเหมาะสมนั้นต้องพิจารณาหลายด้านด้วยกันตั้งแต่ด้านเศรษฐศาสตร์ ทางเทคนิค และการติดตั้งสำหรับระบบเดิมที่มีอยู่หรือติดตั้งใหม่
คาปาซิเตอร์สามารถติดตั้งได้หลายตำแหน่งในวงจร ชนิดของการติดตั้งสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 อย่างดังนี้
- การติดตั้งที่โหลดแต่ละชุด
- การติดตั้งที่กลุ่มของโหลด
- การติดตั้งแบบศูนย์กลาง
- การติดตั้งแบบผสม
ตารางที่ 1 การหาขนาดกิโลวาร์คาปาซิเตอร์ด้วยตาราง
cos | ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า cos | ||||||||||||
0.70 | 0.75 | 0.80 | 0.82 | 0.85 | 0.87 | 0.90 | 0.92 | 0.94 | 0.95 | 0.96 | 0.98 | 1.00 | |
0.20 | 3.88 | 4.02 | 4.15 | 4.19 | 4.28 | 4.33 | 4.41 | 4.46 | 4.51 | 4.57 | 4.59 | 4.69 | 4.90 |
0.25 | 2.85 | 2.99 | 3.17 | 3.12 | 3.25 | 3.32 | 3.38 | 3.45 | 3.50 | 3.54 | 3.58 | 3.66 | 3.87 |
0.30 | 2.16 | 2.30 | 2.43 | 2.48 | 2.56 | 2.62 | 2.69 | 2.75 | 2.81 | 2.85 | 2.88 | 2.97 | 3.18 |
0.35 | 1.66 | 1.79 | 1.93 | 1.98 | 2.06 | 2.12 | 2.19 | 2.25 | 2.31 | 2.35 | 2.38 | 2.47 | 2.68 |
0.40 | 1.27 | 1.41 | 1.54 | 1.59 | 1.67 | 1.72 | 1.80 | 1.86 | 1.93 | 1.96 | 2.00 | 2.08 | 2.29 |
0.42 | 1.14 | 1.28 | 1.41 | 1.46 | 1.54 | 1.59 | 1.68 | 1.74 | 1.80 | 1.83 | 1.87 | 1.95 | 2.16 |
0.44 | 1.02 | 1.16 | 1.29 | 1.34 | 1.42 | 1.47 | 1.56 | 1.62 | 1.67 | 1.71 | 1.75 | 1.83 | 2.04 |
0.46 | 0.91 | 1.05 | 1.18 | 1.23 | 1.31 | 1.36 | 1.45 | 1.50 | 1.56 | 1.60 | 1.64 | 1.72 | 1.93 |
0.48 | 0.80 | 0.95 | 1.08 | 1.13 | 1.20 | 1.26 | 1.33 | 1.40 | 1.47 | 1.49 | 1.54 | 1.61 | 1.82 |
0.50 | 0.71 | 0.85 | 0.98 | 1.03 | 1.11 | 1.18 | 1.25 | 1.31 | 1.37 | 1.40 | 1.44 | 1.52 | 1.73 |
0.52 | 0.62 | 0.76 | 0.89 | 0.94 | 1.02 | 1.08 | 1.16 | 1.22 | 1.28 | 1.31 | 1.35 | 1.43 | 1.64 |
0.54 | 0.54 | 0.68 | 0.81 | 0.86 | 0.94 | 0.99 | 1.07 | 1.13 | 1.19 | 1.23 | 1.20 | 1.35 | 1.56 |
0.56 | 0.46 | 0.60 | 0.73 | 0.78 | 0.86 | 0.91 | 1.00 | 1.05 | 1.12 | 1.15 | 1.18 | 1.27 | 1.48 |
0.58 | 0.38 | 0.52 | 0.65 | 0.70 | 0.78 | 0.85 | 0.92 | 0.98 | 1.04 | 1.07 | 1.11 | 1.19 | 1.40 |
0.60 | 0.31 | 0.45 | 0.58 | 0.64 | 0.71 | 0.78 | 0.85 | 0.91 | 0.98 | 1.01 | 1.05 | 1.13 | 1.34 |
0.62 | 0.24 | 0.38 | 0.52 | 0.57 | 0.65 | 0.70 | 0.78 | 0.84 | 0.90 | 0.93 | 0.97 | 1.06 | 1.26 |
0.64 | 0.18 | 0.32 | 0.45 | 0.50 | 0.58 | 0.63 | 0.72 | 0.77 | 0.83 | 0.87 | 0.90 | 0.99 | 1.20 |
0.66 | 0.12 | 0.26 | 0.39 | 0.44 | 0.52 | 0.57 | 0.65 | 0.71 | .077 | 0.81 | 0.85 | 0.93 | 1.14 |
0.68 | 0.06 | 0.20 | 0.33 | 0.38 | 0.46 | 0.51 | 0.59 | 0.65 | 0.71 | 0.75 | 0.77 | 0.87 | 1.08 |
0.70 | 0.14 | 0.27 | 0.32 | 0.40 | 0.45 | 0.53 | 0.59 | 0.66 | 0.69 | 0.73 | 0.81 | 1.02 | |
0.72 | 0.08 | 0.21 | 0.27 | 0.34 | 0.40 | 0.48 | 0.54 | 0.60 | 0.63 | 0.67 | 0.76 | 0.96 | |
0.74 | 0.03 | 0.16 | 0.21 | 0.29 | 0.35 | 0.42 | 0.48 | 0.55 | 0.58 | 0.62 | 0.70 | 0.90 | |
0.76 | 0.10 | 0.16 | 0.24 | 0.29 | 0.37 | 0.43 | 0.49 | 0.52 | 0.56 | 0.65 | 0.85 | ||
0.78 | 0.05 | 0.10 | 0.18 | 0.24 | 0.31 | 0.38 | 0.44 | 0.47 | 0.51 | 0.59 | 0.80 | ||
0.80 | 0.05 | 0.13 | 0.18 | 0.26 | 0.32 | 0.39 | 0.42 | 0.46 | 0.54 | 0.75 | |||
0.82 | 0.08 | 0.13 | 0.21 | 0.27 | 0.33 | 0.37 | 0.40 | 0.49 | 0.69 | ||||
0.84 | 0.03 | 0.09 | 0.16 | 0.22 | 0.28 | 0.32 | 0.35 | 0.44 | 0.64 | ||||
0.86 | 0.03 | 0.11 | 0.17 | 0.23 | 0.26 | 0.30 | 0.39 | 0.59 | |||||
0.88 | 0.06 | 0.11 | 0.18 | 0.21 | 0.25 | 0.33 | 0.54 | ||||||
0.90 | 0.06 | 0.12 | 0.15 | 0.19 | 0.27 | 0.48 | |||||||
0.92 | 0.06 | 0.09 | 0.13 | 0.22 | 0.42 | ||||||||
0.94 | 0.03 | 0.07 | 0.16 | 0.36 | |||||||||
0.96 | 0.09 | 0.28 | |||||||||||
0.98 | 0.21 |
รูปที่ 2 แสดงแบบการติดตั้งคาปาซิเตอร์
สำหรับตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะข้อดีและข้อเสียในการติดตั้งคาปาซิเตอร์แต่ละแบบ
ตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะข้อดีและข้อเสียในการติดตั้งคาปาซิเตอร์แต่ละแบบ
การติดตั้ง | คุณลักษณะ | ข้อดี | ข้อเสีย |
ที่โหลดแต่ละชุด | เป็นการเลือกขนาดคาปาซิเตอร์ต่อเข้ากับโหลดแต่ละตัว และจะสวิตซ์พร้อมกับเดินมอเตอร์ | - สามารถแก้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่จุดโหลด
- ลดการสูญเสียและแรงดันตกในสายวงจรย่อย - ประหยัดการใช้อุปกรณ์สวิตซ์ขนาดใหญ่ |
- ใช้คาปาซิเตอร์ตัวเล็กหลายตัว แพงกว่าตัวใหญ่เพียงตัวเดียว
- ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์ของคาปาซิเตอร์ต่ำ สำหรับมอเตอร์ที่ไม่ได้ใช้งานบ่อย ๆ |
ที่กลุ่มของโหลด | มอเตอร์หลายตัวต่อเข้ากับ คาปาซิเตอร์ และคาปาซิเตอร์จะถูกใช้งานสอดคล้องกับขนาดโหลดที่ใช้ |
- ลดราคาคาปาซิเตอร์
- ลดการสูญเสียและแรงดันตกที่สายป้อนหรือสายจ่าย |
- โหลดที่สายป้อนหรือสายจ่ายอาจไม่แน่นอน |
แบบศูนย์กลาง | โดยการสร้างกำลังรีแอกทีฟที่จุดใดจุดหนึ่งจะต่อคาปาซิเตอร์เข้ากับระบบเมื่อทำงานและปลดออกเมื่องานสิ้นสุด | ค่าสัมประสิทธิ์การใช้ประโยชน์ของคาปาซิเตอร์ที่ดีที่สุด
- ใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติ - ปรับปรุงระดับแรงดันทั่วๆ ไปดีขึ้น - ดูแลรักษาได้ง่าย |
- โหลดที่สายเมนและสายป้อนอาจไม่แน่นอน |
แบบผสม | โหลดขนาดใหญ่ติดตั้งที่โหลดแต่ละชุด ส่วนโหลดอื่น ๆ จะติดตั้งเป็นกลุ่มหรือศูนย์กลาง |
การติดตั้งที่โหลดแต่ละชุด
- ขนาดคาปาซิเตอร์ที่ใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์ที่ใช้โดยทั่วไปเป็นแบบเหนี่ยวนำ และมอเตอร์ประเภทนี้ต้องการกำลังไฟฟ้าจริง เพื่อให้งานทางกลออกมา ในขณะเดียวกันก็ต้องการกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเพื่อไปสร้างสนามแม่เหล็กให้กับขดลวด กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟนี้ไม่ขึ้นอยู่กับโหลดมอเตอร์ อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏเพิ่มมากขึ้นตามโหลดที่เพิ่มและตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก็เพิ่มขึ้น ดังรูปที่ 1
รูปที่ 3 อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏเพิ่มมากขึ้นตามโหลดที่เพิ่ม
และตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก็เพิ่มขึ้น
เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้กับมอเตอร์กระแสที่สร้างสนามแม่เหล็กก็จะเพิ่มขึ้น ทำให้ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้ามีค่าลดลง มอเตอร์ขนาดเดียวกันทำงานที่ความเร็วต่ำต้องการกระแสสร้างสนามแม่เหล็กมากกว่ามอเตอร์ความเร็วสูง ดังนั้นมอเตอร์ที่มีความเร็วต่ำจะมีตัวประกอบกำลังไฟฟ้าต่ำกว่าความเร็วสูง สำหรับในตารางที่ 3 แสดงขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ ส่วนรูปที่ 4 แสดงการปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าโดยต่อคาปาซิเตอร์ที่โหลดแต่ละชุด
รูปที่ 4 การปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่โหลดแต่ละชุด
รูปที่ 5 การปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่โหลดแต่ละชุด
ตารางที่ 3 แสดงขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ
3 เฟส กรงกระรอก เริ่มเดินโดยรับแรงดันเต็มที่ | 3 เฟส กรงกระรอก เริ่มเดินระบบ Y-หรือผ่านหม้อแปลงออโต้ | 3 เฟส โรเตอร์พันขดลวด | ||||||
H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr |
1.0 | 2900 | 0.63 | 1.0 | 2900 | 0.56 | 5.0 | 1400 | 2.48 |
1420 | 0.63 | 1420 | 0.56 | 920 | 2.96 | |||
940 | 0.73 | 940 | 0.65 | 700 | 3.59 | |||
700 | 0.81 | 700 | 0.73 | 6.0 | 1400 | 2.7 | ||
1.5 | 2900 | 0.84 | 1.5 | 2900 | 0.75 | 920 | 3.28 | |
1430 | 0.90 | 1430 | 0.81 | 700 | 4.42 | |||
940 | 1.0 | 940 | 0.90 | 7.5 | 1400 | 3.4 | ||
710 | 1.15 | 710 | 1.03 | 935 | 4.0 | |||
2.0 | 2900 | 1.08 | 2.0 | 2900 | 0.97 | 700 | 4.6 | |
1430 | 1.08 | 1430 | 0.97 | 10 | 1420 | 4.4 | ||
940 | 1.26 | 940 | 1.13 | 930 | 4.9 | |||
710 | 1.52 | 710 | 1.37 | 710 | 5.6 | |||
2.5 | 2900 | 1.35 | 2.5 | 2900 | 1.21 | 12.5 | 1420 | 4.7 |
1430 | 1.25 | 1430 | 1.12 | 930 | 6.2 | |||
940 | 1.65 | 940 | 1.48 | 710 | 6.6 | |||
710 | 1.83 | 710 | 1.65 | 560 | 7.8 | |||
3.0 | 2900 | 1.51 | 3.0 | 2900 | 1.36 | 15 | 1420 | 5.7 |
1430 | 1.5 | 1430 | 1.35 | 930 | 6.2 |
ตารางที่ 4 แสดงขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ
3 เฟส กรงกระรอก เริ่มเดินโดยรับแรงดันเต็มที่ | 3 เฟส กรงกระรอก เริ่มเดินระบบ Y-หรือผ่านหม้อแปลงออโต้ | 3 เฟส โรเตอร์พันขดลวด | ||||||
H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr |
940 | 1.97 | 940 | 1.77 | 710 | 7.8 | |||
710 | 2.18 | 710 | 1.96 | 560 | 8.8 | |||
4.0 | 2900 | 1.58 | 4.0 | 2900 | 1.42 | 20 | 1420 | 6.4 |
1430 | 1.72 | 1430 | 1.55 | 940 | 7.7 | |||
940 | 1.92 | 940 | 1.73 | 710 | 9.5 | |||
720 | 2.66 | 720 | 2.4 | 565 | 11.6 | |||
5.0 | 2900 | 1.85 | 5.0 | 2900 | 1.66 | 470 | 12.6 | |
1430 | 2.15 | 1430 | 1.93 | 25 | 1430 | 7.0 | ||
940 | 2.41 | 940 | 2.17 | 940 | 9.6 | |||
720 | 3.33 | 720 | 3.0 | 710 | 12.2 | |||
6.0 | 2920 | 2.05 | 6.0 | 2920 | 1.84 | 565 | 14.2 | |
1430 | 2.48 | 1430 | 2.23 | 470 | 15.3 | |||
940 | 2.93 | 940 | 2.64 | 30 | 1430 | 8.7 | ||
725 | 3.9 | 725 | 3.5 | 950 | 11.0 | |||
7.5 | 2920 | 2.57 | 7.5 | 2920 | 2.91 | 710 | 12.0 | |
1430 | 3.1 | 1430 | 2.78 | 570 | 15.8 | |||
940 | 3.66 | 940 | 3.3 | 475 | 18.6 | |||
715 | 4.58 | 715 | 4.12 | 35 | 1440 | 10.3 | ||
10 | 2920 | 3.5 | 10 | 2920 | 3.1 | 955 | 12.8 | |
1440 | 3.8 | 1440 | 3.4 | 710 | 14.0 | |||
940 | 4.4 | 940 | 3.9 | 570 | 17.7 | |||
720 | 5.9 | 720 | 5.3 | 475 | 18.4 | |||
570 | 6.4 | 570 | 5.7 | 40 | 1440 | 11.6 | ||
12.5 | 1440 | 4.5 | 12.5 | 1440 | 4.0 | 960 | 14.4 | |
950 | 5.0 | 950 | 4.5 | 715 | 15.0 | |||
720 | 6.1 | 720 | 5.5 | 570 | 19.6 | |||
570 | 7.5 | 570 | 6.7 | 475 | 20.5 | |||
15 | 1440 | 4.9 | 15 | 1440 | 4.4 | 365 | 24.9 | |
950 | 6.0 | 950 | 5.4 | 45 | 1440 | 13.1 | ||
725 | 7.3 | 725 | 6.5 | 960 | 15.0 | |||
570 | 9.1 | 570 | 8.2 | 715 | 16.7 | |||
20 | 1460 | 6.2 | 20 | 1460 | 5.5 | 575 | 21.5 | |
960 | 7.3 | 960 | 6.5 | 475 | 23.0 | |||
730 | 8.7 | 730 | 7.8 | 360 | 26.5 |
H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr | H.P. | r.p.m. | Cap. kVAr |
575 | 11.5 | 575 | 10.3 | 50 | 1450 | 13.8 | ||
470 | 12.6 | 470 | 11.3 | 960 | 16.7 | |||
25 | 1460 | 7.3 | 25 | 1460 | 6.5 | 715 | 18.4 | |
960 | 8.4 | 960 | 7.5 | 575 | 24.0 | |||
735 | 10.7 | 735 | 9.6 | 480 | 24.3 | |||
575 | 14.2 | 575 | 12.8 | 360 | 28.5 | |||
470 | 15.3 | 470 | 13.7 | 60 | 1460 | 16.5 | ||
30 | 1460 | 8.0 | 30 | 1460 | 7.2 | 965 | 18.6 | |
960 | 10.1 | 960 | 9.1 | 720 | 20.0 | |||
735 | 12.8 | 735 | 11.5 | 580 | 24.7 | |||
575 | 15.8 | 575 | 14.2 | 485 | 27.2 | |||
475 | 18.6 | 475 | 16.7 | 365 | 31.1 | |||
35 | 1460 | 9.3 | 35 | 1460 | 8.3 | 75 | 965 | 23.1 |
960 | 11.8 | 960 | 10.3 | 720 | 24.7 | |||
710 | 14.0 | 710 | 12.6 | 580 | 29.3 | |||
570 | 17.6 | 570 | 15.8 | 485 | 32.2 | |||
475 | 18.3 | 475 | 16.5 | 365 | 36.4 | |||
40 | 1460 | 10.7 | 40 | 1460 | 9.6 | 100 | 730 | 31.9 |
960 | 13.3 | 960 | 12.0 | 575 | 38.5 | |||
715 | 15.0 | 715 | 13.5 | 485 | 41.6 | |||
570 | 19.6 | 570 | 17.6 | 365 | 47.1 | |||
475 | 20.5 | 475 | 18.4 | 150 | 735 | 43.6 | ||
365 | 24.8 | 365 | 22.3 | 585 | 48.5 | |||
45 | 1460 | 12.0 | 45 | 1460 | 10.8 | 490 | 55.0 | |
960 | 15.0 | 960 | 13.5 | 200 | 735 | 58.3 | ||
715 | 16.7 | 715 | 15.0 | 585 | 62.5 | |||
575 | 21.5 | 575 | 19.3 | |||||
475 | 22.9 | 475 | 20.6 | |||||
360 | 26.4 | 360 | 23.7 | |||||
50 | 1460 | 13.4 | 50 | 1460 | 12.0 | |||
960 | 16.6 | 960 | 14.9 | |||||
715 | 18.3 | 715 | 16.5 | |||||
575 | 23.9 | 575 | 21.5 | |||||
480 | 24.1 | 480 | 21.7 | |||||
360 | 28.3 | 360 | 25.4 |
ข้อควรระวังในการใช้คาปาซิเตอร์กับมอเตอร์เหนี่ยวนำ
ก. คาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่ที่ต่อขนานกับมอเตอร์อาจทำให้เกิดเอ็กไซเตชั่นสร้างแรงดันได้เอง เมื่อหยุดเดินมอเตอร์โดยที่คาปาซิเตอร์ยังต่อคร่อมมอเตอร์อยู่ดังกราฟ รูปที่ 6
จากกราฟ ที่จุด A สนามแม่เหล็กของมอเตอร์ที่จุด A เป็นจุดที่มอเตอร์ทำงาน ขณะไม่มีโหลดที่แรงดันไฟฟ้า Vn ขณะที่กระแสมีค่า Io เมื่อใช้คาปาซิเตอร์ต่อคร่อมกระแสจะผ่านคาปาซิเตอร์ Ic เมื่อหยุดเดินมอเตอร์ทำให้แรงดันไฟฟ้าไปอยู่ที่ A1 เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นลวดทองแดงและแกนเหล็กในมอเตอร์จะดึงพลังงานทำให้เกิดการเบรกมอเตอร์ที่โรเตอร์ กรณีมีความเฉื่อยของมอเตอร์และประกอบกับแรงงดันไฟฟ้าเกิดเพิ่มขึ้นในระยะสั้น ๆ ในทางปฏิบัติปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขโดยให้ขนาดกระแสของคาปาซิเตอร์เท่ากับหรือน้อยกว่ากระแสสร้างสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ ค่าดังกล่าวโดยทั่วไปใช้ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของกระแสมอเตอร์ขณะไม่มีโหลด
รูปที่ 6 การเกิดเอ็กไซเตชั่น
ตัวอย่างที่ 2 มอเตอร์ขนาด 20 HP 380 V 3 เฟส กระแสโหลดเต็มที่ 33 A กระแสไม่มีโหลด 10 A จงหาขนาดคาปาซิเตอร์ที่ไม่เกิดเอ็กไซเตชั่นจนมอเตอร์เสียหาย
วิธีทำ ในสมการกรณีสามเฟส
ข. กรณีต่อคาปาซิเตอร์กับมอเตอร์เริ่มเดินด้วยสตาร์- เดลต้า แรงดันเกินจะเกิดขึ้นมีค่าสูงมากกรณีที่ปล่อยให้คาปาซิเตอร์ต่อคร่อมขดลวดแบบ Y เมื่อเอาแหล่งจ่ายออกจะทำให้แรงดันไฟฟ้าไปอยู่ที่ A2 จะทำให้เกิดแรงดันเกิน 2 ถึง 3 เท่าของแหล่งจ่ายดังรูปที่ 7 วิธีการแก้ไขคือขณะตำแหน่งหยุดเดินมอเตอร์ขดลวดทั้งสามของมอเตอร์ควรแยกอิสระออกจากกัน และคาปาซิเตอร์ควรต่ออยู่ทางด้านไฟเข้าของคอนแทคเตอร์ดังรูปที่ 8
รูปที่ 7 การเกิดเอ็กไซเตชั่นกรณีมอเตอร์เริ่มเดินด้วยระบบสตาร์-เดลต้า
ค. ไม่ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้ากับมอเตอร์ที่ต้องการหมุนกลับทิศทาง
ง. ไม่ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้ากับรอกปั้นจั่นไฟฟ้าและมอเตอร์ลิฟต์
จ. ต้องไม่เดินมอเตอร์ใหม่อีกครั้งขณะที่มอเตอร์ยังไม่หยุดหมุน
รูปที่ 8
ตำแหน่งการติดตั้งคาปาซิเตอร์ การติดตั้งคาปาซิเตอร์กับมอเตอร์ทำได้หลายวิธีดังรูปที่ 9
(ก) คาปาซิเตอร์ต่อหลังรีเลย์โหลดเกินของมอเตอร์
(ข) คาปาซิเตอร์ต่อหน้ารีเลย์โหลดเกินของมอเตอร์
(ค) คาปาซิเตอร์ต่อเข้ากับระบบอย่างถาวร
รูปที่ 9 (ก) เป็นการต่อคาปาซิเตอร์หลังรีเลย์โหลดเกินของมอเตอร์ ดังนั้นกระแสไหลผ่านรีเลย์โหลดเกินจะลดลง ทำให้ใช้หรือปรับรีเลย์โหลดเกินให้ต่ำลง
รูปที่ 9 (ข) คาปาซิเตอร์ต่อหน้ารีเลย์โหลดเกินของมอเตอร์ กระแสที่ไหลผ่านรีเลย์โหลดเกินจะไม่ลดลง วิธีนี้จึงเหมาะสำหรับใช้ติดตั้งคาปาซิเตอร์เข้ากับระบบที่มีอยู่เดิมแล้ว
รูปที่ 9 (ค) เป็นการต่อคาปาซิเตอร์ต่อเข้ากับระบบอย่างถาวร การติดตั้งแบบนี้ต้องมีสวิตซ์ฟิวส์หรือตัดตอนอัตโนมัติสำหรับคาปาซิเตอร์
2. ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับหม้อแปลง ดังรูปที่ 10 โหลดของหม้อแปลงจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาและความต้องการของผู้ใช้ ขณะเดียวกันเมื่อไม่ได้ใช้โหลดแต่หม้อแปลงก็ยังต้องสร้างสนามแม่เหล็กที่เป็นกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ดังนั้นการติดตั้งคาปาซิเตอร์เพื่อลดกำลังรีแอกทีฟในช่วงไม่มีโหลด โดยต่อตรงเข้าทางทุติยภูมิของหม้อแปลงอย่างถาวร ในขณะเดียวกันก็เป็นการลดขนาดคาปาซิเตอร์ที่ใช้ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบอีกด้วย ซึ่งการติดตั้งคาปาซิเตอร์จะเป็นแบบผสม กล่าวคือโหลดใหญ่ๆ แต่ละโหลดจะติดตั้งคาปาซิเตอร์ที่โหลดแต่ละชุด ส่วนโหลดอื่นๆ จะติดตั้งแบบกลุ่มหรือแบบศูนย์กลาง ส่วนคาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งที่หม้อแปลงเป็นเพียงแก้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงเท่านั้น ขนาดของคาปาซิเตอร์ 3-10 เปอร์เซ็นต์ของขนาดหม้อแปลงหรือสามารถเลือกขนาดคาปาซิเตอร์ได้ในตารางที่ 3
รูปที่ 10 คาปาซิเตอร์สำหรับหม้อแปลง
อย่างไรก็ตามการเลือกขนาดคาปาซิเตอร์ต้องแน่ใจว่าห่างจากความถี่เรโซแนนซ์ระหว่างความเหนี่ยวนำของหม้อแปลงและคาปาซิเตอร์ที่ความถี่ฮาร์โมนิก 3, 5, 7 ที่เกิดขึ้น และความถี่เรโซแนนซ์สามารถคำนวณได้จากสมการ
กำหนดให้ fr คือ ความถี่เรโซแนนซ์
fo คือ ความถี่ปกติ
kVA (sc) คือ กำลังไฟฟ้าเสมือนลัดวงจรหม้อแปลง
kVAr คือ กำลังไฟฟ้าคาปาซิเตอร์
ตารางที่ 5 ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับต่อโดยตรงที่หม้อแปลงเมื่อไม่มีโหลด
ขนาดหม้อ | ขนาดพาคาปาซิเตอร์ kVAr | ขนาดหม้อ | ขนาดคาปาซิเตอร์ kVAr | ||
แปลง kVA | 15/20 kV | 25/30 kV | แปลง kVA | 15/20 kV | 25/30 kV |
10
20 25 50 75 100 160 200 250 |
1.5
2.5 3 5 6 8 12.5 14 18 |
1.7
3 4 6 7 10 15 18 22 |
315
400 500 630 1000 1250 1600 2000 5000 |
20
22 25 32 50 55 60 85 170 |
24
28 30 40 55 60 70 90 200 |
3.ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับเครื่องเชื่อมอาร์ก ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับเครื่องเชื่อมอาร์ก กระแสสลับสามารถเลือกได้ในตารางที่ 6
ตารางที่ 6 ขนาดคาปาซิเตอร์ที่แนะนำสำหรับเครื่องเชื่อมอาร์กกระแสสลับ
เครื่องเชื่อมเฟสเดียว kVA | ขนาดคาปาซิเตอร์ kVAr | เครื่องเชื่อม 3 เฟส kVA | ขนาดคาปาซิเตอร์ kVAr |
9 12 18 24 30 36 |
4
6 6 12 15 18 |
95
190 285 380 - - |
16.5
30 45 60 - - |
4.ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับหลอดบรรจุก๊าซ บัลลาสต์สำหรับหลอดบรรจุก๊าซมีตัวประกอบกำลัง ไฟฟ้าต่ำมากขนาดคาปาซิเตอร์แสดงไว้ที่ตารางที่ 7
ตารางที่ 7 ขนาดคาปาซิเตอร์สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์ 220 V
หลอด | จำนวนหลอด | ขนาดบัลลาสต์ (W) | เพาเวอร์แฟกเตอร์ | แรงดันปกติ (V) | กระแสเริ่มติด | กระแสใช้งาน | ต่อคาปาซิเตอร์ขนาน (mF) |
“TL” 20 W
“TL” 20 W “TL” 40 W “TL” 65 W |
1
2 1 1 |
20
40 40 65 |
0.35
0.50 0.50 0.50 |
220
220 220 220 |
0.42
0.58 0.60 0.95 |
0.37
0.42 0.43 0.67 |
4.7
4.2 4.2 6.5 |
การหาขนาดคาปาซิเตอร์เพื่อแก้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าทั้งระบบ ในการหาขนาดคาปาซิเตอร์เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าทั้งระบบสามารถหาได้โดยการประมาณเท่านั้น เนื่องจากการใช้โหลดแต่ละเวลาไม่แน่นอน ดังนั้น คาปาซิเตอร์ที่ใช้ควรเป็นชนิดปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าได้คือเป็นแบบอัตโนมัติ ส่วนขนาดคาปาซิเตอร์หาได้โดยประมาณการได้จากใบเสร็จค่าไฟฟ้าที่บอกหน่วยเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง และความต้องการพลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ เพื่อให้ได้ตัวเลขที่แน่นอนควรเอาค่าในใบเสร็จมาคิดหลาย ๆ เดือนและหลาย ๆ ฤดูกาล สำหรับตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก่อนปรับปรุงสามารถหาได้จากสูตร
ตัวอย่างที่ 9 จากใบเสร็จค่าไฟฟ้ารวม 3 เดือน ได้ค่ากำลังไฟฟ้าจริง 311,850 kW-hr และค่ากำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (เมื่อคิดจำนวนชั่วโมงทำงานแล้วมีค่า) 415,799 kVAr-hr โรงงานแห่งนี้ทำงานวันละ 7 ชั่วโมง ให้ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเป็น 0.95
การติดตั้งแบบศูนย์กลาง ด้วยระบบควบคุมตัวประกอบกำลังไฟฟ้าอัตโนมัติ การปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบโดยการใช้คาปาซิเตอร์แบบต่อคงที่เหมาะสำหรับติดตั้งคาปาซิเตอร์ที่โหลดแต่ละชุด แต่ถ้าติดตั้งคาปาซิเตอร์แบบกลุ่มหรือแบบศูนย์กลาง ถ้าโหลดมีการเปลี่ยนแปลงทำให้กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟไม่คงที่ ทำให้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นวิธีการควบคุมหรือปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าให้มีค่าสูงและคงที่ตามต้องการ ขนาดคาปาซิเตอร์ที่ใช้ในระบบก็ควรเปลี่ยนแปลงตามขนาดของโหลดโดยการต่อคาปาซิเตอร์เข้าหรือปลดออกเป็นชุดๆ แต่ละชุดถูกควบคุมด้วยคอนแทคเตอร์หรืออาจใช้ไทริสเตอร์
1. การควบคุมคาปาซิเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์ ดังรูปที่ 11
รูปที่ 11 คาปาซิเตอร์ ติดตั้งกับผนัง
รูปที่ 12 การควบคุมคาปาซิเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์
รูปที่ 13 การควบคุมคาปาซิเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์
รูปที่ 14 การควบคุมคาปาซิเตอร์ด้วยไทริสเตอร์
สำหรับการปลดคาปาซิเตอร์ออกจากระบบทำได้โดยการใส่พัลส์เข้าไปที่ไทริสเตอร์เพื่อหยุดการนำกระแสของไทริสเตอร์ขณะที่กระแสใกล้ศูนย์ทำให้คาปาซิเตอร์ที่ถูกสวิตซ์ออกจะประจุด้วยแรงดันไฟฟ้าขนาดสูงสุดและพร้อมที่จะต่อเข้ากับระบบครั้งต่อไปได้ ช่วงเวลาที่ใช้ตั้งแต่เริ่มมีคำสั่งให้ต่อเข้าระบบหรือตัดออกจากระบบจนกระทั่งเริ่มมีการทำงานจะใช้เวลาประมาณ 0-20 ms ขนาดคาปาซิเตอร์ แสดงในตารางที่ 8
ตารางที่ 8 แสดงขนาดคาปาซิเตอร์ควบคุมด้วยระบบอัตโนมัติ
คาปาซิเตอร์ขนาดเล็กควบคุมด้วยระบบอัตโนมัติ รุ่น G3 230 V
แบบ | กำลังไฟฟ้า | กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเป็น kVAr ต่อชุด | ขนาดมิลลิเมตร | |||
รีแอกทีฟ kVAr-230 V | ชุดที่ 1 | ชุดที่ 2 | ชุดที่ 3 | ยาว x ลึก | สูง | |
G3-12.5 | 12.5 | 2.5 | 5 | 5 | 350 x 255 | 600 |
G3-17.5 | 17.5 | 2.5 | 5 | 10 | 350 x 255 | 600 |
G3-25 | 25 | 5 | 10 | 10 | 350 x 255 | 600 |
คาปาซิเตอร์ขนาดเล็กควบคุมด้วยระบบอัตโนมัติ รุ่น G3 400 V
แบบ | กำลังไฟฟ้า | กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ เป็น kVAr ต่อชุด | ขนาดมิลลิเมตร | |||
รีแอกทีฟ kVAr-230 V | ชุดที่ 1 | ชุดที่ 2 | ชุดที่ 3 | ยาว x ลึก | สูง | |
G3-12.5 | 12.5 | 2.5 | 5 | 5 | 350 x 255 | 600 |
G3-17.5 | 17.5 | 2.5 | 5 | 10 | 350 x 255 | 600 |
G3-25 | 25 | 5 | 10 | 10 | 350 x 255 | 600 |
G3-31 | 31 | 6 | 12.5 | 12.5 | 350 x 255 | 600 |
G3-43.5 | 43.5 | 6 | 12.5 | 25 | 350 x 255 | 600 |
G3-50 | 49.5 | 6 | 18.5 | 25 | 350 x 255 | 600 |
3. จำนวนชุดของคาปาซิเตอร์ การต่อคาปาซิเตอร์เป็นชุดๆ เข้ากับระบบเพื่อแก้ปัญหาตัวประกอบกำลังไฟฟ้าให้มีค่าคงที่มากที่สุดนั้น ต้องพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าที่จะเปลี่ยนแปลงทุกครั้งที่มีการต่อคาปาซิเตอร์เข้าไปหรือออกจากระบบ การที่แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงมีผลต่อระดับความสว่างที่อาจรบกวนสายตา ในการวิจัยปรากฏว่าแรงดันที่เปลี่ยนแปลงสูงสุด 0.3 เปอร์เซ็นต์ จะไม่มีผลต่อสายตา ดังนั้นขนาดคาปาซิเตอร์แต่ละชุดสามารถหาได้จากสมการ
%zk คือ เปอร์เซ็นต์อิมพีแดนซ์หม้อแปลง
ตัวอย่างที่ 3 หม้อแปลง 100 kVA 6 เปอร์เซ็นต์อิมพีแดนซ์ จงหาขนาดคาปาซิเตอร์แต่ละชุด
วิธีทำ
4. ความไว การต่อคาปาซิเตอร์เข้ากับระบบไฟฟ้า ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าในระบบ ไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ถ้าความไวของระบบสูงมากจะทำให้การต่อเข้าและตัดออกของคาปาซิเตอร์ในระบบเป็นอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจำเป็นต้องหน่วงกระแสคาปาซิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างน้อย ของกระแสคาปาซิเตอร์แต่ละชุดสำหรับปุ่มที่ใช้ปรับคือ c/k
กำหนดให้ E คือ แรงดันไฟฟ้า
k คือ ทรานส์ฟอเมอร์เรโซ
ตัวอย่างที่ 4 จากตัวอย่างที่ 3 คาปาซิเตอร์แต่ละชุด 50 kVAr ที่แรงดัน 400 V 3 เฟส ถ้าใช้หม้อแปลง กระแส (CT) ขนาด 1500/5 A จงหาขนาดการปรับความไว
วิธีทำ
ในสมการจะได้
รูปที่ 15 การปรับขนาดความไวต่อคาปาซิเตอร์
ตารางที่ 9 แสดงค่า c/k สำหรับคาปาซิเตอร์แต่ละชุด ที่แรงดัน 230 V และ 400 V
KVAr 230V | 6.6 | 10 | 13.3 | 20 | 26 | 30 | 40 | |||||||
kVAr 400 V | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | ||||||||
C T | K | |||||||||||||
50/5 | 10 | 1 | 0.90 | |||||||||||
100/5 | 20 | 0.52 | 0.45 | 0.78 | 0.90 | 1 | ||||||||
150/5 | 30 | 0.34 | 0.30 | 0.52 | 0.60 | 0.69 | 0.90 | 1 | ||||||
200/5 | 40 | 0.26 | 0.23 | 0.39 | 0.45 | 0.52 | 0.68 | 0.78 | 0.90 | 1 | ||||
300/5 | 60 | 0.17 | 0.15 | 0.26 | 0.30 | 0.35 | 0.45 | 0.52 | 0.60 | 0.68 | 0.75 | 0.78 | 0.9 | 1 |
400/5 | 80 | 0.13 | 0.11 | 0.20 | 0.23 | 0.26 | 0.34 | 0.39 | 0.45 | 0.51 | 0.56 | 0.59 | 0.68 | 0.78 |
500/5 | 100 | 0.10 | 0.16 | 0.18 | 0.21 | 0.27 | 0.31 | 0.36 | 0.41 | 0.45 | 0.47 | 0.54 | 0.63 | |
600/5 | 120 | 0.13 | 0.15 | 0.17 | 0.13 | 0.26 | 0.30 | 0.34 | 0.38 | 0.39 | 0.45 | 0.52 | ||
800/5 | 160 | 0.10 | 0.11 | 0.13 | 0.17 | 0.20 | 0.23 | 0.25 | 0.28 | 0.29 | 0.34 | 0.39 | ||
1000/5 | 200 | 0.10 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.20 | 0.23 | 0.25 | 0.27 | 0.31 | ||||
1500/5 | 300 | 0.10 | 0.12 | 0.14 | 0.15 | 0.16 | 0.18 | 0.21 | ||||||
2000/5 | 400 | 0.10 | 0.11 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | ||||||||
3000/5 | 600 | 0.10 |
ความต้านทานคายประจุ ว.ส.ท. 408 การติดตั้งคาปาซิเตอร์ในวงจรไฟฟ้าจำเป็นต้องจัดให้มีการคายประจุของคาปาซิเตอร์เมื่อถูกปลดออกจากวงจรไฟฟ้า ดังรูปที่ 15
รูปที่ 16 ความต้านทานคายประจุของคาปาซิเตอร์
ระบบแรงดันไม่เกิน 600 V การคายประจุต้องลดลงเหลือ 50 V ในเวลา 1 นาที (60 วินาที)ระบบแรงดันไม่เกิน 600 V การคายประจุต้องลดลงเหลือ 50 V ในเวลา 5 นาที (300 วินาที)สำหรับขนาดความต้านทานคายประจุหาได้จากสมการตามมาตรฐาน IEC No.70 คาปาซิเตอร์สามารถรับแรงดันไม่เกิน 1.1 เท่าของแรงดันปกติเมื่อแรงดันไม่เกิน 600 V
ตัวอย่างที่ 5 จากตัวอย่างที่ 4 คาปาซิเตอร์แต่ละชุด 50 kVAr 415 V 3 เฟส 50 Hz จงหาขนาด ความต้านทานคายประจุ
วิธีทำ
ขนาดตัวนำและอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินคาปาซิเตอร์ ขนาดตัวนำและอุปกรณ์ ป้องกันกระแสเกินมีขนาดไม่ต่ำกว่าตารางที่ 10
ตารางที่ 10 ขนาดตัวนำและอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินคาปาซิเตอร์
อุปกรณ์ไฟฟ้า | ตัวคูณพิกัด | ค่ากระแสสมมูลต่อ kVAr | ||
กระแสคาปาซิเตอร์ | 240 V | 400 V | 415 V | |
ตัวนำไฟฟ้า | 1.35 | 3.25 | 1.95 | 1.88 |
ตัดตอนอัตโนมัติ | 1.35 | 3.25 | 1.95 | 1.88 |
คอนแทคเตอร์ | 1.5 | 3.61 | 2.17 | 2.09 |
เครื่องปลดวงจร | 1.35 | 3.25 | 1.95 | 1.88 |
เซฟตี้สวิตซ์ (ฟิวส์) | 1.65 | 3.98 | 2.38 | 2.30 |
ตัวอย่างที่ 6 จากตัวอย่างที่ 9 และ 10 ขนาดคาปาซิเตอร์ 500 kVAr 10 ชุด ชุดละ 50 kVAr 3 เฟส 400 V จงหาขนาดสาย อุปกรณ์ตัดตอนอัตโนมัติ และคอนแทคเตอร์ ดังรูปที่ 1.44
วิธีทำ
ขนาดตัวนำไฟฟ้า
คาปาซิเตอร์แต่ละชุด 50 kVAr
ขนาดตัวนำ = 1.95 x 50 = 97.5 A
ในตารางเทียบขนาดสายไฟ เลือกใช้สายขนาด 35 mm2 75 ํC
คาปาซิเตอร์ทั้งระบบ 500 kVAr
ขนาดตัวนำ = 1.95 x 500 = 975 A
ในตารางเทียบขนาดสายไฟ เลือกใช้สายขนาด 240 mm2 จำนวน 3 ชุด (325 x 3 = 975 A)
รูปที่ 17 ขนาดสายและตัดตอนอัตโนมัติป้องกันคาปาซิเตอร์
อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน
คาปาซิเตอร์แต่ละชุด 500 kVAr
ขนาดฟิวส์ = 2.38 x 50 = 119 A
เลือกฟิวส์ขนาด 125 A
คาปาซิเตอร์ทั้งระบบ 500 kVAr
ขนาด CB = 1.95 x 500 = 975 A
เลือกขนาด CB 1000 AT
ขนาดแมกเนติกคอนแทคเตอร์
ขนาดคอนแทคเตอร์แต่ละชุด = 2.17 x 50 = 109 A ตอบ
เรโซแนนซ์และฮาร์โมนิก ในกรณีปัญาของฮาร์โมนิกไม่ค่อยมีผลต่อคาปาซิเตอร์ เนื่องมาจากคาปาซิเตอร์ที่ผลิตสามารถทนแรงดันไฟฟ้าที่เกินและรับกำลังเกินอัตราพิกัดได้บ้าง แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นจากฮาร์โมนิกและมีผลเสียต่อระบบอย่างมากก็ต่อเมื่อมีเรโซแนนซ์เกิดขึ้น สำหรับแหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดฮาร์โมนิกได้แก่ อุปกรณ์ที่มีการอิ่มตัวของแกนเหล็กวงจรเรียงกระแส และเตาเผาแบบอาร์ก และฮาร์โมนิกที่จะทำให้เกิดเรโซแนนซ์ขึ้นคือฮาร์โมนิกที่ 5 7 11 13 17 19 23 25 ... แหล่งกำเนิด ดังกล่าวนี้จะไม่ทำให้เกิดฮาร์โมนิกคู่คือ 2 4 6 8 10 12 14 ... จึงไม่ทำให้เกิดเรโซแนนซ์
สำหรับระบบที่เกิดปัญหาเกี่ยวกับเรโซแนนซ์และฮาร์โมนิกควรต้องปรึกษาวิศวกรหรือผู้เชี่ยวชาญ เพื่อแก้ปัญหาได้ถูกต้อง เหมาะสมกับระบบและมีความปลอดภัยในการทำงาน
ข้อควรระวังในการใช้คาปาซิเตอร์
- อย่าลืมว่าเมื่อติดตั้งคาปาซิเตอร์เข้าไปที่จุดใดแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่จุดนั้นจะมีค่าสูงขึ้นกว่าเดิม ดังนั้นการเลือกขนาดพิกัดแรงดันของคาปาซิเตอร์จะต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ด้วย
- จุดที่จะติดตั้งคาปาซิเตอร์ควรจะมีการระบายความร้อนดีพอสมควร เพราะความร้อนยิ่งสูงจะทำให้อายุใช้งานของคาปาซิเตอร์ยิ่งสั้นลง
- การติดตั้งคาปาซิเตอร์เข้ากับมอเตอร์โดยตรง ต้องเลือกคาปาซิเตอร์ให้มีขนาด เหมาะสม และต้องดำเนินการติดตั้งให้ถูกวิธี มิฉะนั้นมอเตอร์จะเสียหายได้
- ถ้าจะติดตั้งคาปาซิเตอร์แบงค์ควรใช้แบบควบคุมอัตโนมัติ เพื่อป้องกันอันตรายจากแรงดันเกินที่จะเกิดขึ้นเนื่องจากการต่อคาปาซิเตอร์เข้าไปในระบบมากเกินไป
- อุปกรณ์ไฟฟ้าบางอย่าง เช่น วงจรเรียงกระแสและเตาเผาแบบอาร์กจะสร้างฮาร์โมนิกเข้าไปในระบบ ดังรูปที่ 18 เมื่อต้องการติดตั้งคาปาซิเตอร์ก็ต้องระวังปัญหาที่อาจจะเกิดจากฮาร์โมนิกเรโซแนนซ์จะทำให้คาปาซิเตอร์เสียหายทันที ในกรณีนี้ต้องให้วิศวกรผู้เชี่ยวชาญช่วยออกแบบชุด คาปาซิเตอร์พร้อมอุปกรณ์ป้องกันขึ้นเป็นพิเศษสำหรับระบบนั้น
รูปที่ 18 การเกิดฮาร์โมนิกทั้งแรงดันและกระแสปะปนอยู่ในรูปคลื่นไซน์
การวิเคราะห์ทางการเงินสำหรับการปรับปรุงค่า PF
การคำนวณหาผลของการประหยัดเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งในการตัดสินใจในการลงทุนติดตั้งคาปาซิเตอร์ในระบบไฟฟ้าของโรงงาน/ อาคาร วิธีการนี้เป็นวิธีหนึ่งที่ใช้วิเคราะห์ถึงผลกำไรที่โรงงาน/ อาคารจะได้รับ ซึ่งอาจจะแตกต่างไปจากวิธีที่ปรากฏในตำราเศรษฐศาสตร์บางเล่มบ้าง แต่ก็ได้ยึดหลักปฏิบัติที่นิยมใช้อยู่ในกิจการไฟฟ้าต่างๆ
ตัวอย่างที่ 7 โรงงานอุตสาหกรรมแห่งหนึ่งจ่ายโหลด 3 เฟส ต่อแบบ Y มีโหลดทั้งสิ้น 2,000 kW มี PF เป็น 0.65 ล้าหลัง ถ้าต้องการแก้ไข PF เป็น 0.90 ล้าหลัง โรงงานจะต้องลงทุนเท่าไร และจะประหยัดเงินในการซื้อพลังงานไฟฟ้าเท่าไร ถ้าราคาคาปาซิเตอร์บวกค่าติดตั้งกิโลวาร์ ละ 350 บาท เสียดอกเบี้ยเงินกู้ร้อยละ 7 อายุการใช้งานของคาปาซิเตอร์ 20 ปี
วิธีทำ
การคำนวณหาค่ากิโลวาร์ ที่จะต้องนำมาต่อเข้ากับระบบสามารถทำได้ 2 วิธีดังนี้
ดังนั้นผลต่างก็คือค่าของคาปาซิเตอร์ที่จะต้องใช้ เท่ากับ 2338. 2-968. 64 = 1369. 6 kVAr ซึ่งสามารถแสดงความสัมพันธ์ได้ในรูปที่ 19
รูปที่ 19 ความสัมพันธ์ของระบบที่ค่า PF = 0.65 และ ค่า PF = 0.9
ที่มา : คู่มือการฝึกอบรมผู้รับผิดชอบด้านพลังงานอาสุโส. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน
Leave a Reply
Want to join the discussion?Feel free to contribute!