מה היא שיטת החישוב של גורם ההספק כאשר קיים הפרש פאזה בין מתח וזרם

הגדרה ושיטת חישוב של מקדם הכוח

מקדם הכוח (PF) הוא פרמטר קריטי המודד את ההבדל הפאזי בין מתח זרם במעגל חילופין. הוא מייצג את יחס הכוח האקטיבי שנצרך לכוח הנראה, ומצביע על יעילות שימוש באנרגיה חשמלית. כאשר קיים הבדל פאזי בין מתח לזרם, מקדם הכוח הוא בדרך כלל פחות מ-1.

1. הגדרת מקדם הכוח

מקדם הכוח מוגדר כ:

• כוח אקטיבי (P): הכוח הנצרך באמת, נמדד בוואט (W), представляющий את החלק של הכוח שמבצע עבודה שימושית.

• כוח נראה (S): מכפלת המתח והזרם, נמדד בוולט-אמפר (VA), מייצגת את זרימת האנרגיה החשמלית הכוללת במעגל.

• כוח ריאקטיבי (Q): המרכיב של הכוח שאינו צורך אנרגיה אך משתתף בתהליך החלפת אנרגיה, נמדד בוולט-אמפר ריאקטיביים (VAR).

2. קשר בין ההבדל הפאזי למקדם הכוח

במטענים טהורים, המתח והזרם הם בהזזה פאזית, מה שנותן מקדם כוח של 1. עם זאת, במטענים אינדוקטיביים (כגון מנועים וטרנספורמרים) או קפצייטיביים (כגון קONDENSATORS), קיים הבדל פאזי בין המתח לזרם, מה שמוביל למקדם כוח של פחות מ-1.

מקדם הכוח יכול לבוא לידי ביטוי באמצעות הזווית הפאזית ( $\mathrm{<br>}$ϕ) בין המתח לזרם:

כאשר:

• ϕ היא הזווית הפאזית בין המתח לזרם, נמדדת ברדיאנים או במעלות.

• cos(ϕ) הוא הקוסינוס של הזווית הפאזית, המייצג את מקדם הכוח.

3. משולש הכוח

כדי להבין טוב יותר את מקדם הכוח, ניתן להשתמש במשולש הכוח כדי לתאר את הקשר בין כוח אקטיבי, כוח ריאקטיבי וכוח נראה:

• כוח אקטיבי (P): הצד האופקי, המייצג את הכוח הנצרך באמת.

• כוח ריאקטיבי (Q): הצד האנכי, המייצג את המרכיב שאינו צורך אנרגיה אך משתתף בתהליך החלפת אנרגיה.

• כוח נראה (S): היתר, המייצג את מכפלת המתח והזרם.

לפי משפט פיתגורס, הקשר בין שלושת הכמויות הללו הוא:

לכן, מקדם הכוח יכול גם לבוא לידי ביטוי כ:

4. נוסחת חישוב של מקדם הכוח

כאשר ידועים המתח V, הזרם I וההבדל הפאזי ביניהם ϕ, ניתן לחשב את מקדם הכוח באמצעות הנוסחה הבאה:

אם ידועים הכוח האקטיבי P והכוח הנראה S, ניתן לחשב ישירות את מקדם הכוח באמצעות:

5. תיקון מקדם הכוח

ביישומים מעשיים, מקדם כוח נמוך מגביר אובדן במערכת החשמל ומפחית את יעילותה. כדי לשפר את מקדם הכוח, שיטות נפוצות כוללות:

התקנת kondensators מקבילים: עבור מטענים אינדוקטיביים, התקנת kondensators מקבילים יכולה לפצות על כוח ריאקטיבי, להפחית את ההבדל הפאזי ולהגביר את מקדם הכוח.

שימוש במכשירי תיקון מקדם כוח: ציוד מודרני כולל לעתים קרובות מכשירי תיקון מקדם כוח אוטומטיים המסתגלים דינמית לכוח הריאקטיבי כדי לשמור על מקדם כוח גבוה.

סיכום

כאשר קיים הבדל פאזי בין מתח לזרם, ניתן לחשב את מקדם הכוח באופן הבא:

• מקדם כוח (PF) = cos(ϕ), כאשר ϕ היא הזווית הפאזית בין המתח לזרם.

• מקדם כוח (PF) = P/S, כאשר P הוא הכוח האקטיבי ו-S הוא הכוח הנראה.

מקדם הכוח מצביע על יעילות השימוש באנרגיה חשמלית, עם מקדם כוח אידאלי של 1, המעיד על כך שהמתח והזרם הם בהזזה פאזית מושלמת. על ידי יישום אמצעים מתאימים (כמו התקנת kondensators או שימוש במכשירי תיקון מקדם כוח), ניתן לשפר את מקדם הכוח, להפחית אובדן מערכת ולהגביר את יעילותה הכללית.