Kā jāaprēķina jaudas faktors, ja starp spriegumu un strāvu ir fāzes atšķirība?

Jaudas koeficienta definīcija un aprēķināšanas metode

Jaudas koeficients (JK) ir svarīgs parametrs, kas mēra sprieguma un strāvas fāzes atšķirību AC tīklā. Tas atspoguļo patiešām izmantoto aktīvo jaudu salīdzinājumā ar aparento jaudu, atspoguļojot elektriskās enerģijas izmantošanas efektivitāti. Ja sprieguma un strāvas starpībā ir fāzes atšķirība, tad jaudas koeficients parasti ir mazāks par 1.

1. Jaudas koeficienta definīcija

Jaudas koeficients tiek definēts kā:

• Aktīvā jauda (P): Patiešām izmantotā jauda, mērīta vatā (W), kas atspoguļo to jaudas daļu, kas veic noderīgu darbu.

• Aparentā jauda (S): Sprieguma un strāvas reizinājums, mērīts voltamperes (VA), kas atspoguļo kopējo elektroenerģijas plūsmu tīklā.

• Reaktivā jauda (Q): Jaudas daļa, kas neiztērē enerģiju, bet piedalās enerģijas apmaiņā, mērīta reaktivajām voltamperēm (VAR).

2. Fāzes atšķirības un jaudas koeficienta attiecība

Tikai rezistīvās slodzes gadījumā spriegums un strāva ir vienfāžas, dēļ ko jaudas koeficients ir 1. Tomēr induktīvās slodzes (piemēram, dzinēji un transformatoru) vai kapacitatīvās slodzes (piemēram, kondensatori) gadījumā starp spriegumu un strāvu ir fāzes atšķirība, kas rada jaudas koeficientu, kas ir mazāks par 1.

Jaudas koeficients var tikt izteikts, izmantojot fāzes leņķi ( $\mathrm{<br>}$ϕ) starp spriegumu un strāvu:

Kur:

• ϕ ir fāzes leņķis starp spriegumu un strāvu, mērīts radiānos vai grādos.

• cos(ϕ) ir fāzes leņķa kosinuss, kas atspoguļo jaudas koeficientu.

3. Jaudas trijstūris

Lai labāk saprastu jaudas koeficientu, var izmantot jaudas trijstūri, lai ilustrētu attiecības starp aktīvo jaudu, reaktivās jaudu un aparento jaudu:

• Aktīvā jauda (P): Horizontālā puse, kas atspoguļo patiešām izmantoto jaudu.

• Reaktivā jauda (Q): Vertikālā puse, kas atspoguļo to jaudas daļu, kas neiztērē enerģiju, bet piedalās enerģijas apmaiņā.

• Aparentā jauda (S): Hipotenūza, kas atspoguļo sprieguma un strāvas reizinājumu.

Pēc Pifagora teorēmas, šo trīs lielumu attiecība ir:

Tādējādi, jaudas koeficients var tikt izteikts arī kā:

4. Jaudas koeficienta aprēķināšanas formula

Ja zināms spriegums V, strāva I un to fāzes atšķirība ϕ, jaudas koeficients var tikt aprēķināts, izmantojot šādu formulu:

Ja zināma aktīvā jauda P un aparentā jauda S, jaudas koeficients var tikt tieši aprēķināts, izmantojot:

5. Jaudas koeficienta korekcija

Praktiskās lietošanas gadījumā zems jaudas koeficients palielina zudējumus elektrotīklā un samazina tā efektivitāti. Lai uzlabotu jaudas koeficientu, bieži izmantotās metodes ietver:

Paralēlu kondensatoru instalēšanu: Induktīvām slodzēm paralēli instalētie kondensatori var kompensēt reaktivās jaudas, samazināt fāzes atšķirību un tādējādi paaugstināt jaudas koeficientu.

Izmantojot jaudas koeficienta korekcijas ierīces: Modernās ierīces bieži ietver automātiskas jaudas koeficienta korekcijas ierīces, kas dinamiski pielāgo reaktivās jaudas, lai uzturētu augstu jaudas koeficientu.

Kopsavilkums

Ja starp spriegumu un strāvu ir fāzes atšķirība, jaudas koeficients var tikt aprēķināts šādi:

• Jaudas koeficients (JK) = cos(ϕ), kur ϕ ir fāzes leņķis starp spriegumu un strāvu.

• Jaudas koeficients (JK) = P/S, kur P ir aktīvā jauda un S ir aparentā jauda.

Jaudas koeficients atspoguļo elektroenerģijas izmantošanas efektivitāti, ar ideālo jaudas koeficientu 1, kas norāda, ka spriegums un strāva ir perfekti vienfāžas. Ieviešot atbilstošas pasākumi (piemēram, instalējot kondensatorus vai izmantojot jaudas koeficienta korekcijas ierīces), jaudas koeficients var tikt uzlabots, samazinot sistēmas zudējumus un palielinot kopējo efektivitāti.