Koji je metod za izračun faktora snage kada postoji razlika u fazi između napona i struje

Definicija i metoda izračuna faktora snage

Faktor snage (PF) je ključni parametar koji mjeri faznu razliku između napona i struje u AC krugu. Predstavlja omjer stvarno potrošene aktivne snage i očite snage, odražavajući učinkovitost korištenja električne energije. Kada postoji fazna razlika između napon i struje, faktor snage obično je manji od 1.

1. Definicija faktora snage

Faktor snage definira se kao:

• Aktivna snaga (P): Stvarna potrošena snaga, mjerena u vatima (W), predstavlja dio snage koji obavlja korisni rad.

• Očita snaga (S): Produkt napon i struja, mjerena u volt-amperima (VA), predstavlja ukupni tok električne energije u krugu.

• Reaktivna snaga (Q): Komponenta snage koja ne potroši energiju ali sudjeluje u razmjeni energije, mjerena u volt-amperima reaktivnim (VAR).

2. Odnos između fazne razlike i faktora snage

U čisto otpornim opterećenjima, napon i struja su u fazi, što rezultira faktorom snage od 1. Međutim, u induktivnim opterećenjima (poput motora i transformatora) ili kapacitivnim opterećenjima (poput kondenzatora), postoji fazna razlika između napon i struje, što dovodi do faktora snage manjeg od 1.

Faktor snage može se izraziti pomoću faznog kuta ( $\mathrm{<br>}$ϕ) između napon i struje:

Gdje:

• ϕ je fazni kut između napon i struje, mjereno u radijanima ili stupnjevima.

• cos(ϕ) je kosinus faznog kuta, predstavlja faktor snage.

3. Trokut snage

Da bi bolje razumijeli faktor snage, trokut snage može se koristiti za ilustraciju odnosa između aktivne snage, reaktivne snage i očite snage:

• Aktivna snaga (P): Horizontalna stranica, predstavlja stvarno potrošenu snagu.

• Reaktivna snaga (Q): Vertikalna stranica, predstavlja komponentu koja ne potroši ali sudjeluje u razmjeni energije.

• Očita snaga (S): Hipotenuza, predstavlja produkt napon i struja.

Prema Pitagorinom teoremu, odnos među ovim tri količine je:

Stoga se faktor snage može također izraziti kao:

4. Izračunska formula za faktor snage

Kada su poznati napon V, struja I i njihova fazna razlika ϕ, faktor snage može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Ako su poznate aktivna snaga P i očita snaga S, faktor snage se može direktno izračunati koristeći:

5. Korekcija faktora snage

U praktičnim primjenama, nizak faktor snage povećava gubitke u sustavu snage i smanjuje njegovu učinkovitost. Da bi se poboljšao faktor snage, uobičajeni metode uključuju:

Instaliranje paralelnih kondenzatora: Za induktivna opterećenja, instaliranje paralelnih kondenzatora može nadoknaditi reaktivnu snagu, smanjiti faznu razliku i time povećati faktor snage.

Korištenje uređaja za korekciju faktora snage: Moderno opremu često uključuje automatske uređaje za korekciju faktora snage koji dinamički prilagođavaju reaktivnu snagu kako bi se održao visok faktor snage.

Sažetak

Kada postoji fazna razlika između napon i struje, faktor snage može se izračunati na sljedeći način:

• Faktor snage (PF) = cos(ϕ), gdje je ϕ fazni kut između napon i struje.

• Faktor snage (PF) = P/S, gdje je P aktivna snaga, a S očita snaga.

Faktor snage odražava učinkovitost korištenja električne energije, s idealnim faktorom snage od 1, što upućuje na to da su napon i struja savršeno u fazi. Implementiranjem odgovarajućih mjera (poput instaliranja kondenzatora ili korištenja uređaja za korekciju faktora snage), faktor snage se može poboljšati, smanjujući gubitke sustava i poboljšavajući ukupnu učinkovitost.