Vedoucí vs následující faktor výkonu | Vysvětlení fázového rozdílu

Předstihující a zpožďující koeficient moci jsou dva klíčové koncepty související s koeficientem moci v alternativních elektrických systémech. Hlavní rozdíl spočívá v fázovém vztahu mezi proudem a napětím: u předstihujícího koeficientu moci proud předstihuje napětí, zatímco u zpožďujícího koeficientu moci proud následuje za napětím. Toto chování závisí na povaze zátěže v obvodu.

Co je koeficient moci?

Koeficient moci je klíčový, bezrozměrný parametr v alternativních elektrických systémech, použitelný jak pro jednofázové, tak pro třífázové obvody. Je definován jako poměr skutečné (nebo reálné) moci k zdánlivé moci.

V stejnosměrných obvodech se může moc určit přímo násobením hodnot napětí a proudu. V alternativních obvodech však tento součin dává zdánlivou moc, ne skutečnou spotřebovanou moc. To proto, že celková dodaná moc (zdánlivá moc) není úplně využita; část, která provádí užitečnou práci, se nazývá skutečná moc.

Jednoduše řečeno, koeficient moci je kosinus fázového úhlu mezi napětím (V) a proudem (I). Pro lineární zátěže v alternativních obvodech se koeficient moci pohybuje od -1 do 1. Hodnota blízká 1 naznačuje efektivnější a stabilnější systém.

Definice předstihujícího koeficientu moci

Předstihující koeficient moci nastává, když je v obvodu přítomná kapacitní zátěž. U čistě kapacitních nebo rezistivno-kapacitních (RC) zátěží proud předstihuje napětí zdroje, což vede k předstihujícímu koeficientu moci.

Protože koeficient moci je poměrem skutečné moci k zdánlivé moci – a pro sinusoidální vlnové formy, kosinus fázového úhlu mezi napětím a proudem – předstihující proud vytváří kladný fázový úhel, což dává předstihující koeficient moci.

Jak je zřejmé z obrázku výše, proud $I$ protíná časovou osu v nule dříve v fázi než napětí $V$. Tato podmínka se nazývá předstihující koeficient moci. Obrázek níže znázorňuje mocový trojúhelník pro předstihující koeficient moci.

Definice zpožďujícího koeficientu moci

Zpožďující koeficient moci v alternativním obvodu nastává, když je zátěž induktivní povahy. To proto, že v přítomnosti čistě induktivní nebo rezistivno-induktivní zátěže existuje fázový rozdíl mezi napětím a proudem, takže proud následuje za napětím. Jako důsledek se o koeficientu moci takových obvodů říká, že je zpožďující.

Uvažte vlnové formy napětí zdroje a proudu pro čistě induktivní zátěž:

Zde proud protíná nulový bod časové osy v pozdější fázi než napětí, což vede k zpožďujícímu koeficientu moci. Mocový trojúhelník pro zpožďující koeficient moci je znázorněn níže:

Závěr

Z výše uvedené diskuse lze usoudit, že ideálně se předpokládá, že napětí a proud jsou ve fázi, což vede k fázovému úhlu 0° mezi nimi. V praxi však existuje fázový rozdíl, který je vyjádřen koeficientem moci obvodu.