Kiel oni kalkulas la faktoron de efikeco, kiam ekzistas fazdiferenco inter la voltado kaj la elektra fluo?
Potenco Faktoro: Difino kaj Kalkulmetodo
La potenco-faktoro (PF) estas grava parametro, kiu mezuras la fazan diferencon inter voltado kaj kuranto en AC-cirkvito. Ĝi reprezentas la rilatumon de efektive konsumitaj aktiva potenco al aparenta potenco, reflektante la efikecon de elektra energouzo. Kiam estas fazdiferenco inter voltado kaj kuranto, la potenco-faktoro kutime estas malpli ol 1.
1. Difino de Potenco-Faktoro
La potenco-faktoro estas difinita kiel:
Aktiva Potenco (P): La efektive konsumita potenco, mezurata en vatotoj (W), reprezentanta la parton de potenco, kiu faras utilan laboron.
Aparenta Potenco (S): La produto de voltado kaj kuranto, mezurata en volt-amperoj (VA), reprezentanta la tutan elektran energoflujon en la cirkvito.
Reaktiva Potenco (Q): La komponento de potenco, kiu ne konsumas energion, sed partoprenas en energieksĥango, mezurata en volt-amperoj reaktivaj (VAR).
2. Rilato Inter Faza Diferenco kaj Potenco-Faktoro
En puraj rezistaj ŝarĝoj, voltado kaj kuranto estas en fazo, rezultigante potenco-faktoron de 1. Tamen, en induktaj ŝarĝoj (kiel motoroj kaj transformiloj) aŭ kapacitaj ŝarĝoj (kiel kondensatoroj), estas fazdiferenco inter voltado kaj kuranto, kondukante al potenco-faktoro malpli ol 1.
La potenco-faktoro povas esti esprimita per la fazangulo ( ϕ) inter voltado kaj kuranto:
Kie:
ϕ estas la fazangulo inter voltado kaj kuranto, mezurata en radianoj aŭ gradoj.
cos(ϕ) estas la kosinuso de la fazangulo, reprezentanta la potenco-faktoron.
3. Potenco Triangulo
Por pli bone kompreni la potenco-faktoron, la potenco triangulo povas esti uzita por ilustri la rilaton inter aktiva potenco, reaktiva potenco, kaj aparenta potenco:
Aktiva Potenco (P): La horizontala flanko, reprezentanta la efektive konsumitan potencon.
Reaktiva Potenco (Q): La vertikala flanko, reprezentanta la nekonsumantan sed energieksĥangantan komponanton.
Aparenta Potenco (S): La hipotenuzo, reprezentanta la produton de voltado kaj kuranto.
Laŭ la Pitagora teoremo, la rilato inter tiuj tri kvantoj estas:
Do, la potenco-faktoro ankaŭ povas esti esprimita kiel:
4. Kalkulformulo por Potenco-Faktoro
Kiam la voltado V, kuranto I, kaj ilia fazdiferenco ϕ estas konataj, la potenco-faktoro povas esti kalkulita per la jena formulo:
Se la aktiva potenco P kaj aparenta potenco S estas konataj, la potenco-faktoro povas esti rekta kalkulita per:
5. Korekto de Potenco-Faktoro
En praktikaj aplikoj, malalta potenco-faktoro pligrandigas perdojn en la potencsistema kaj reduktas ĝian efikecon. Por plibonigi la potenco-faktoron, komunaj metodoj inkluzivas:
Instalado de Paralelaj Kondensatoroj: Por induktaj ŝarĝoj, instalado de paralelaj kondensatoroj povas kompensi reaktivajn potencojn, redukti la fazan diferendon, kaj do pligrandigi la potenco-faktoron.
Uzado de Aparatoj por Korekto de Potenco-Faktoro: Moderna aparataro ofte inkluzivas aŭtomatajn aparatojn por korekto de potenco-faktoro, kiuj dinamike regulas reaktivajn potencojn por daŭrigi altan potenco-faktoron.
Resumo
Kiam estas fazdiferenco inter voltado kaj kuranto, la potenco-faktoro povas esti kalkulita jene:
Potenco-Faktoro (PF) = cos(ϕ), kie ϕ estas la fazangulo inter voltado kaj kuranto.
Potenco-Faktoro (PF) = P/S , kie P estas la aktiva potenco kaj S estas la aparenta potenco.
La potenco-faktoro reflektas la efikecon de elektra energouzo, kun ideala potenco-faktoro de 1, indikante, ke voltado kaj kuranto estas perfekte en fazo. Per la implemento de taŭgaj mezuroj (kiel instalado de kondensatoroj aŭ uzo de aparatoj por korekto de potenco-faktoro), la potenco-faktoro povas esti plibonigita, reduktante sistemaperdos kaj plibonigante la tutan efikecon.
