Funció, principi de funcionament i càlcul de capacitat de bancs de condensadors
Jun 04, 2026| 1. Principi de funcionament fonamental
La majoria de les càrregues elèctriques dels sistemes de potència industrials són càrregues inductives, com ara motors asíncrons, transformadors, màquines de soldadura, làmpades fluorescents i electroimants. Elèctricament, aquestes càrregues es poden considerar com una combinació de resistència i inductància connectades en sèrie. Com a resultat, el corrent de càrrega queda endarrerit amb la tensió, generant una gran quantitat de corrent reactiu inductiu i potència reactiva.
El corrent total en un circuit consta de dos components:
Corrent actiu, que està en fase amb la tensió i realitza treballs útils com conduir motors i produir calor;
Corrent reactiu, que retarda la tensió en 90 graus i només s'utilitza per establir i mantenir camps electromagnètics sense produir treball efectiu.
Tot i que el corrent reactiu no genera potència de sortida útil, encara ocupa la capacitat del transformador i de la línia, augmenta les pèrdues del sistema i redueix la qualitat general de l'energia. Aquesta és una de les principals causes de malbaratament energètic en els sistemes elèctrics industrials.
En canvi, el corrent d'un condensador condueix la tensió en 90 graus, que és oposada en fase al corrent reactiu inductiu. Quan els condensadors es connecten en paral·lel amb càrregues inductives, el corrent reactiu capacitiu compensa part o tot el corrent reactiu inductiu, aconseguint així una compensació de potència reactiva. Aquest és el principi de funcionament bàsic d'un banc de condensadors.
2. Funcions bàsiques dels bancs de condensadors
Bancs de condensadorss'utilitzen àmpliament en sistemes de distribució d'energia industrial de baixa -tensió per millorar el factor de potència, reduir les pèrdues de potència reactiva, millorar la qualitat de l'energia i aconseguir estalvis d'energia.
Les seves funcions principals inclouen:
• Millora del factor de potència
La potència reactiva capacitiva generada pels condensadors compensa la potència reactiva inductiva de la càrrega, reduint la diferència de fase entre voltatge i corrent i millorant eficaçment el factor de potència del sistema.
• Reduir les pèrdues de línia i prevenir la sobrecàrrega
En reduir el corrent reactiu innecessari al sistema, el corrent de línia total disminueix en conseqüència, la qual cosa redueix les pèrdues de potència en cables i transformadors i ajuda a prevenir la sobrecàrrega causada per una potència reactiva excessiva.
• Estabilització de la tensió de xarxa
Les càrregues inductives pesades sovint provoquen caigudes i fluctuacions de tensió, que poden afectar el funcionament normal dels equips elèctrics. La compensació del condensador ajuda a estabilitzar la tensió terminal i millorar la fiabilitat de la font d'alimentació.
• Capacitat del transformador d'alliberament
La potència reactiva ocupa part de la capacitat nominal del transformador, limitant la seva capacitat de lliurar potència activa. La compensació de potència reactiva allibera la capacitat del transformador i millora l'eficiència d'utilització de l'equip.
3. Estructura i funcionament del gabinet Característiques
3.1 Components principals
Un banc de condensadors de baixa{0}}tensió estàndard consta principalment de:
- Tancament d'armari
- Barres de bus
- Disjuntors
- Interruptors aïllants
- Contactors de CA
- Relés tèrmics
- Parallamps
- Condensadors de compensació
- Reactors en sèrie
- Controladors automàtics del factor de potència
- Instruments de mesura
- Sistemes de cablejat primari i secundari
- Blocs de terminals
3.2 Característiques de funcionament
El banc de condensadors funciona automàticament en condicions normals i, en general, no requereix intervenció manual rutinària. S'engega i s'atura juntament amb el sistema d'alimentació principal.
L'intel·ligent-integradacontroladorsupervisa contínuament les condicions de càrrega i el factor de potència del sistema en temps real. Segons la demanda de potència reactiva, activa o desactiva automàticament els bancs de condensadors per mantenir un estat de compensació òptim i minimitzar les pèrdues de potència reactiva.
Per al manteniment habitual, s'han de realitzar inspeccions periòdiques per comprovar:
- Fuga o inflor d'oli del condensador
- Soroll anormal o sobreescalfament
- Connexions de cablejat soltes
- Cables envellits o components danyats
4. Perills del factor de potència baix (potència reactiva excessiva)
Si la compensació de potència reactiva no s'instal·la en sistemes amb grans càrregues inductives, el factor de potència disminuirà significativament, donant lloc als problemes següents:
- Un corrent de línia més alt augmenta les pèrdues tèrmiques en cables i transformadors, donant lloc a un major consum d'energia i malbaratament d'electricitat;
- La caiguda de tensió excessiva provoca una tensió de xarxa inestable i reduïda, que pot afectar el funcionament normal dels equips elèctrics;
- La potència reactiva ocupa la capacitat del transformador i limita la sortida de potència activa disponible, reduint l'eficiència d'utilització dels equips de distribució d'energia.
5. Mètode de càlcul de la capacitat de compensació requerida
Mètode de dimensionament empíric per a aplicacions industrials
En aplicacions pràctiques d'enginyeria, la capacitat de compensació requerida generalment es considera aproximadament un -terç de la capacitat nominal del transformador (unitat: kVAR).
Depenent de les característiques de càrrega reals i de les condicions de funcionament, la capacitat de compensació es troba generalment dins d'un rang del 30% al 40% de la capacitat nominal del transformador.
Exemple
Per a un transformador de distribució de 200 kVA:
Capacitat de compensació recomanada:
200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR
Per tant, generalment es recomana un banc de condensadors amb una capacitat entre 60 kVAR i 80 kVAR per complir els requisits de compensació de la potència reactiva del lloc-.