Leading vs Lagging Power Factor | توضیح تفاوت فازی

در سیستم‌های برق متناوب، عامل قدرت پیشرو و عامل قدرت پسرو دو مفهوم کلیدی مرتبط با عامل قدرت هستند. تفاوت اصلی در رابطه فازی بین جریان و ولتاژ است: در عامل قدرت پیشرو، جریان پیش از ولتاژ است، در حالی که در عامل قدرت پسرو، جریان پس از ولتاژ است. این رفتار به نوع بار موجود در مدار بستگی دارد.

عامل قدرت چیست؟

عامل قدرت یک پارامتر مهم بدون بعد در سیستم‌های برق متناوب است که برای مدارهای تک‌فاز و سه‌فاز قابل اعمال است. آن را نسبت قدرت حقیقی (یا واقعی) به قدرت ظاهری تعریف می‌کنند.

در مدارهای مستقیم (DC)، قدرت را می‌توان با ضرب ولتاژ و خواندن جریان به طور مستقیم تعیین کرد. اما در مدارهای متناوب (AC)، این محصول قدرت ظاهری را نتیجه می‌دهد، نه قدرت واقعی مصرف شده. زیرا تمام قدرت تأمین شده (قدرت ظاهری) به طور کامل استفاده نمی‌شود؛ بخشی که کار مفید انجام می‌دهد قدرت حقیقی نامیده می‌شود.

به طور ساده، عامل قدرت کسینوس زاویه فازی بین ولتاژ (V) و جریان (I) است. برای بارهای خطی در مدارهای AC، عامل قدرت از -1 تا 1 متغیر است. یک مقدار نزدیک به 1 نشان‌دهنده یک سیستم کارآمد‌تر و پایدارتر است.

تعریف عامل قدرت پیشرو

عامل قدرت پیشرو زمانی رخ می‌دهد که بار خازنی در مدار موجود باشد. در بارهای خالص خازنی یا مقاومت-خازنی (RC)، جریان پیش از ولتاژ تأمین می‌شود که منجر به عامل قدرت پیشرو می‌شود.

از آنجا که عامل قدرت نسبت قدرت حقیقی به قدرت ظاهری است و برای موج‌های سینوسی، کسینوس زاویه فازی بین ولتاژ و جریان است، جریان پیشرو یک زاویه فازی مثبت ایجاد می‌کند که منجر به عامل قدرت پیشرو می‌شود.

همانطور که از شکل بالا مشخص است، جریان $I$ در فاز زودتر از ولتاژ $V$ محور زمان را می‌پیماید. این حالت عامل قدرت پیشرو نامیده می‌شود. شکل زیر مثلث قدرت برای عامل قدرت پیشرو را نشان می‌دهد.

تعریف عامل قدرت پسرو

عامل قدرت پسرو در یک مدار AC زمانی رخ می‌دهد که بار القایی باشد. زیرا در حضور یک بار خالص القایی یا مقاومت-القایی، یک تفاوت فازی بین ولتاژ و جریان وجود دارد که در آن جریان پس از ولتاژ است. بنابراین، عامل قدرت چنین مدارهایی پسرو است.

موج‌های ولتاژ تأمین و جریان از طریق یک بار خالص القایی را در نظر بگیرید:

در اینجا، جریان در فاز پس از ولتاژ محور زمان را می‌پیماید که منجر به عامل قدرت پسرو می‌شود. مثلث قدرت برای عامل قدرت پسرو در شکل زیر نشان داده شده است:

نتیجه‌گیری

از بحث فوق می‌توان نتیجه گرفت که ایده‌آل‌اً، ولتاژ و جریان در فاز هستند که منجر به زاویه فازی 0 درجه بین آنها می‌شود. اما در عمل، یک تفاوت فازی وجود دارد و این توسط عامل قدرت مدار نشان داده می‌شود.