Apakah kaedah untuk mengira faktor kuasa apabila terdapat perbezaan fasa antara voltan dan arus?

Definisi dan Kaedah Pengiraan Faktor Kuasa

Faktor Kuasa (FK) adalah parameter penting yang mengukur perbezaan fasa antara voltan dan arus dalam litar AC. Ia mewakili nisbah kuasa sebenar yang digunakan kepada kuasa semula jadi, mencerminkan kecekapan penggunaan tenaga elektrik. Apabila terdapat perbezaan fasa antara voltan dan arus, faktor kuasa biasanya kurang daripada 1.

1. Definisi Faktor Kuasa

Faktor kuasa ditakrifkan sebagai:

• Kuasa Sebenar (P): Kuasa yang sebenarnya digunakan, diukur dalam watt (W), mewakili bahagian kuasa yang melakukan kerja berguna.

• Kuasa Semula Jadi (S): Hasil darab voltan dan arus, diukur dalam volt-ampere (VA), mewakili aliran tenaga elektrik keseluruhan dalam litar.

• Kuasa Reaktif (Q): Komponen kuasa yang tidak mengkonsumsi tenaga tetapi berpartisipasi dalam pertukaran tenaga, diukur dalam volt-ampere reaktif (VAR).

2. Hubungan Antara Perbezaan Fasa dan Faktor Kuasa

Dalam beban resistif murni, voltan dan arus adalah dalam fasa, menghasilkan faktor kuasa 1. Namun, dalam beban induktif (seperti motor dan transformer) atau beban kapasitif (seperti kapasitor), terdapat perbezaan fasa antara voltan dan arus, menyebabkan faktor kuasa kurang daripada 1.

Faktor kuasa boleh dinyatakan menggunakan sudut fasa ( $\mathrm{<br>}$ϕ) antara voltan dan arus:

Di mana:

• ϕ adalah sudut fasa antara voltan dan arus, diukur dalam radian atau darjah.

• cos(ϕ) adalah kosinus sudut fasa, mewakili faktor kuasa.

3. Segitiga Kuasa

Untuk memahami faktor kuasa dengan lebih baik, segitiga kuasa boleh digunakan untuk menggambarkan hubungan antara kuasa sebenar, kuasa reaktif, dan kuasa semula jadi:

• Kuasa Sebenar (P): Sisi mendatar, mewakili kuasa yang sebenarnya digunakan.

• Kuasa Reaktif (Q): Sisi menegak, mewakili komponen yang tidak mengkonsumsi tenaga tetapi berpartisipasi dalam pertukaran tenaga.

• Kuasa Semula Jadi (S): Hipotenus, mewakili hasil darab voltan dan arus.

Berdasarkan teorem Pythagoras, hubungan antara tiga kuantiti ini adalah:

Oleh itu, faktor kuasa juga boleh dinyatakan sebagai:

4. Rumus Pengiraan Faktor Kuasa

Apabila voltan V, arus I, dan perbezaan fasa ϕ mereka diketahui, faktor kuasa boleh dikira menggunakan rumus berikut:

Jika kuasa sebenar P dan kuasa semula jadi S diketahui, faktor kuasa boleh dikira secara langsung menggunakan:

5. Pembetulan Faktor Kuasa

Dalam aplikasi praktikal, faktor kuasa yang rendah meningkatkan kerugian dalam sistem tenaga dan mengurangkan kecekapannya. Untuk meningkatkan faktor kuasa, kaedah biasa termasuk:

Pemasangan Kapasitor Paralel: Untuk beban induktif, pemasangan kapasitor paralel boleh mengimbangi kuasa reaktif, mengurangkan perbezaan fasa, dan seterusnya meningkatkan faktor kuasa.

Menggunakan Peranti Pembetulan Faktor Kuasa: Peralatan moden sering kali termasuk peranti pembetulan faktor kuasa yang menyesuaikan kuasa reaktif secara dinamik untuk mengekalkan faktor kuasa yang tinggi.

Ringkasan

Apabila terdapat perbezaan fasa antara voltan dan arus, faktor kuasa boleh dikira seperti berikut:

• Faktor Kuasa (FK) = cos(ϕ), di mana ϕ adalah sudut fasa antara voltan dan arus.

• Faktor Kuasa (FK) = P/S, di mana P adalah kuasa sebenar dan S adalah kuasa semula jadi.

Faktor kuasa mencerminkan kecekapan penggunaan tenaga elektrik, dengan faktor kuasa ideal 1, menunjukkan bahwa voltan dan arus adalah sempurna dalam fasa. Dengan melaksanakan langkah-langkah yang sesuai (seperti pemasangan kapasitor atau penggunaan peranti pembetulan faktor kuasa), faktor kuasa boleh ditingkatkan, mengurangkan kerugian sistem dan meningkatkan kecekapan keseluruhan.