Hva er metoden for å beregne effektfaktor når det er en faseforskjell mellom spenning og strøm?

Definisjon og beregningsmetode for effektfaktor

Effektfaktoren (PF) er et viktig mål som angir fasen avviket mellom spenning og strøm i en vekselstrømskrets. Den representerer forholdet mellom den faktiske forbrukte effektive effekten og den synlige effekten, og viser energiutnyttelsens effektivitet. Når det er et faseavvik mellom spenning og strøm, er effektfaktoren typisk mindre enn 1.

1. Definisjon av effektfaktor

Effektfaktoren defineres som:

• Effektiv effekt (P): Den faktiske forbrukte effekten, målt i watt (W), som representerer den delen av effekten som utfører nyttig arbeid.

• Synlig effekt (S): Produktet av spenning og strøm, målt i voltampere (VA), som representerer den totale elektriske energiflytten i kretsen.

• Reaktiv effekt (Q): Komponenten av effekten som ikke forbruker energi, men deltar i energibytter, målt i voltamper reaktiv (VAR).

2. Forholdet mellom faseavvik og effektfaktor

I ren resistiv belastning er spenning og strøm i fase, noe som resulterer i en effektfaktor på 1. Imidlertid, i induktive belastninger (som motorer og transformatorer) eller kapasitive belastninger (som kondensatorer), er det et faseavvik mellom spenning og strøm, noe som fører til en effektfaktor mindre enn 1.

Effektfaktoren kan uttrykkes ved hjelp av fasevinkelen ( $\mathrm{<br>}$ϕ) mellom spenning og strøm:

Der:

• ϕ er fasevinkelen mellom spenning og strøm, målt i radianer eller grader.

• cos(ϕ) er cosinus til fasevinkelen, som representerer effektfaktoren.

3. Effektdreieck

For å bedre forstå effektfaktoren, kan effektdreieck brukes for å illustrere forholdet mellom effektiv effekt, reaktiv effekt og synlig effekt:

• Effektiv effekt (P): Den horisontale siden, som representerer den faktiske forbrukte effekten.

• Reaktiv effekt (Q): Den vertikale siden, som representerer den ikke-forbrukende, men energibytende komponenten.

• Synlig effekt (S): Hypotenusen, som representerer produktet av spenning og strøm.

Ifølge Pythagoras' teorem, er forholdet mellom disse tre størrelsene:

Derfor kan effektfaktoren også uttrykkes som:

4. Beregningsformel for effektfaktor

Når spenningen V, strømmen I, og deres faseforskjell ϕ er kjent, kan effektfaktoren beregnes ved hjelp av følgende formel:

Hvis den effektive effekten P og den synlige effekten S er kjent, kan effektfaktoren direkte beregnes ved hjelp av:

5. Korrigering av effektfaktor

I praksis øker en lav effektfaktor tapene i strømsystemet og reduserer dens effektivitet. For å forbedre effektfaktoren, inkluderer vanlige metoder:

Installering av parallelle kondensatorer: For induktive belastninger, kan installering av parallelle kondensatorer kompensere for reaktiv effekt, redusere faseforskjellen, og dermed øke effektfaktoren.

Bruk av enheter for korrigering av effektfaktor: Moderne utstyr inkluderer ofte automatiske enheter for korrigering av effektfaktor som dynamisk justerer reaktiv effekt for å opprettholde en høy effektfaktor.

Sammenfatning

Når det er et faseavvik mellom spenning og strøm, kan effektfaktoren beregnes som følger:

• Effektfaktor (PF) = cos(ϕ), der ϕ er fasevinkelen mellom spenning og strøm.

• Effektfaktor (PF) = P/S, der P er den effektive effekten og S er den synlige effekten.

Effektfaktoren reflekterer energiutnyttelsens effektivitet, med en ideal effektfaktor på 1, som indikerer at spenning og strøm er perfekt i fase. Ved å implementere passende tiltak (som installering av kondensatorer eller bruk av enheter for korrigering av effektfaktor), kan effektfaktoren forbedres, noe som reduserer systemtap og forbedrer den generelle effektiviteten.