Fremherskydende vs Efterherskydende Effektiv Faktor | Forklaring af Faseforskelle

Førrende og forsinkende effektivitetsfaktorer er to nøglebegreber relateret til effektivitetsfaktoren i AC elektriske systemer. Den vigtigste forskel ligger i faseforholdet mellem strøm og spænding: ved en førrende effektivitetsfaktor følger strømmen foran spændingen, mens ved en forsinkende effektivitetsfaktor følger strømmen bagud efter spændingen. Dette adfærd afhænger af belastningens natur i kredsløbet.

Hvad er Effektivitetsfaktor?

Effektivitetsfaktor er et vigtigt dimensionsløst parameter i AC elektriske systemer, der gælder både for én-fase- og tre-fasekredsløb. Den defineres som forholdet mellem virkelig (eller reel) effekt til synlig effekt.

I DC kredsløb kan effekten direkte bestemmes ved at multiplicere spændings- og strømlæsninger. I AC kredsløb giver dette produkt imidlertid synlig effekt, ikke den faktiske forbrugte effekt. Dette skyldes at det samlede leverede effekt (synlig effekt) ikke anvendes fuldt ud; den del, der udfører nyttigt arbejde, kaldes reel effekt.

Med andre ord er effektivitetsfaktoren cosinus til fassevinklen mellem spænding (V) og strøm (I). For lineære belastninger i AC kredsløb varierer effektivitetsfaktoren fra -1 til 1. En værdi tættere på 1 indikerer et mere effektivt og stabilt system.

Definition af Førrende Effektivitetsfaktor

En førrende effektivitetsfaktor opstår, når der findes en kapacitiv belastning i kredsløbet. I rene kapacitive eller resistive-kapacitive (RC) belastninger følger strømmen foran netspændingen, hvilket resulterer i en førrende effektivitetsfaktor.

Da effektivitetsfaktoren er forholdet mellem reel effekt til synlig effekt – og for sinusformede bølgeformer, cosinus til fassevinklen mellem spænding og strøm – skaber den førrende strøm en positiv fasevinkel, hvilket giver en førrende effektivitetsfaktor.

Som ses på figuren ovenfor, krydser strømmen $I$ tidsaksen tidligere i fase end spændingen $V$. Denne betingelse kaldes en førrende effektivitetsfaktor. Figuren nedenfor viser effekttrekanten for en førrende effektivitetsfaktor.

Definition af Forsinkende Effektivitetsfaktor

En forsinkende effektivitetsfaktor i et AC kredsløb opstår, når belastningen er induktiv af art. Dette skyldes, at i tilstedeværelsen af en ren induktiv eller resistiv-induktiv belastning, findes der en fasedifferens mellem spænding og strøm, således at strømmen følger bagud efter spændingen. Som resultat siges effektivitetsfaktoren for sådanne kredsløb at være forsinkende.

Overvej bølgemålene for netspændingen og strømmen gennem en ren induktiv belastning:

Her krydser strømmen nulpunktet på tidsaksen senere i fase sammenlignet med spændingen, hvilket resulterer i en forsinkende effektivitetsfaktor. Effekttrekanten for en forsinkende effektivitetsfaktor er vist nedenfor:

Konklusion

Ud fra ovenstående diskussion kan det konkluderes, at idealiseret antages spænding og strøm at være i fase, hvilket resulterer i en fasevinkel på 0° mellem dem. I praksis findes dog en fasedifferens, og dette repræsenteres ved kredsløbets effektivitetsfaktor.