العامل الرئيسي مقابل العامل المتأخر | شرح فرق الطور

يعتبر عامل القدرة المسبق والتأخر مفهومين رئيسيين يتعلقان بعامل القدرة في الأنظمة الكهربائية ذات التيار المتردد. يكمن الفرق الرئيسي في العلاقة الطورية بين التيار والجهد: في حالة عامل القدرة المسبق، يتقدم التيار على الجهد، بينما في حالة عامل القدرة المتأخر، يتاخر التيار خلف الجهد. تعتمد هذه السلوك على طبيعة الحمل في الدائرة.

ما هو عامل القدرة؟

عامل القدرة هو معلمة حاسمة بلا أبعاد في الأنظمة الكهربائية ذات التيار المتردد، وهو قابل للتطبيق على الدوائر ذات المرحلة الواحدة ودوائر ثلاث مراحل. يتم تعريفه كنسبة القوة الحقيقية (أو الفعلية) إلى القوة الظاهرية.

في الدوائر ذات التيار المستمر، يمكن تحديد القوة مباشرة عن طريق ضرب قراءات الجهد والتيار. ومع ذلك، في الدوائر ذات التيار المتردد، يؤدي هذا المنتج إلى القوة الظاهرية وليس القوة المستهلكة الفعلية. وهذا لأن القوة الموردة الإجمالية (القوة الظاهرية) ليست مستخدمة بالكامل؛ الجزء الذي يقوم بأداء العمل المفيد يسمى القوة الحقيقية.

ببساطة، عامل القدرة هو جيب تمام الزاوية الطورية بين الجهد (V) والتيار (I). بالنسبة للأحمال الخطية في دوائر التيار المتردد، يتراوح عامل القدرة من -1 إلى 1. قيمة قريبة من 1 تشير إلى نظام أكثر كفاءة واستقراراً.

تعريف عامل القدرة المسبق

يحدث عامل القدرة المسبق عندما يكون هناك حمل سعوي في الدائرة. في الأحمال السعوية النقية أو الأحمال السعوية-المقاومة (RC)، يتقدم التيار على الجهد المزود، مما يؤدي إلى عامل قدرة مسبق.

نظرًا لكون عامل القدرة هو نسبة القوة الحقيقية إلى القوة الظاهرية - وللأشكال الموجية الجيبية، هو جيب تمام الزاوية الطورية بين الجهد والتيار - فإن التيار المسبق يخلق زاوية طورية إيجابية، مما يعطي عامل قدرة مسبق.

كما يظهر من الشكل أعلاه، يعبر التيار $I$ محور الزمن عند الصفر في مرحلة أبكر من الجهد $V$. يعرف هذا الشرط باسم عامل قدرة مسبق. يوضح الشكل أدناه مثلث القوة لعامل قدرة مسبق.

تعريف عامل القدرة المتأخر

يحدث عامل القدرة المتأخر في دائرة التيار المتردد عندما يكون الحمل ذو طبيعة مغناطيسية. هذا لأن وجود حمل مغناطيسي نقي أو مقاومة-مغناطيسي يؤدي إلى وجود فرق طوري بين الجهد والتيار بحيث يتاخر التيار خلف الجهد. نتيجة لذلك، يقال أن عامل القدرة لهذه الدوائر هو متأخر.

اعتبر الموجات الشكلية للجهد المزود والتيار عبر حمل مغناطيسي نقي:

هنا، يعبر التيار نقطة الصفر على محور الزمن في مرحلة أبعد مقارنة بالجهد، مما يؤدي إلى عامل قدرة متأخر. يظهر مثلث القوة لعامل قدرة متأخر أدناه:

خاتمة

من خلال المناقشة أعلاه، يمكن الاستنتاج أن الجهد والتيار يتم افتراضهما في الغالب متزامنين، مما يؤدي إلى زاوية طورية تساوي 0 درجة بينهما. ومع ذلك، في الواقع، يوجد فرق طوري، ويتم تمثيله بواسطة عامل القدرة للدائرة.