Johtava vs. jälkijäävä voimakertoimen | Vaihe-ero selitetty

Johtavat ja jälkeen jäävät tehokertoimet ovat kaksi keskeistä käsitettä vaihtovirtajärjestelmien tehokerroinliittyvissä asioissa. Pääerona on virta- ja jännitefaseiden välisen suhteen: johtavassa tehokertoimessa virta johtaa jännitettä, kun taas jälkeen jäävässä tehokertoimessa virta jää jännitteen jälkeen. Tämä käyttäytyminen riippuu piirin kuormituksen luonteesta.

Mikä on tehokerroin?

Tehokerroin on tärkeä mittayksikköön liittyvä parametri vaihtovirtajärjestelmissä, joka soveltuu sekä yksivaiheisiin että kolmivaiheisiin piireihin. Se määritellään todellisen (tai reaalin) tehon ja näennäisen tehon suhteena.

Vakiovirtapiireissä teho voidaan määrittää suoraan kertomalla jännite- ja virtalukemat. Kuitenkin vaihtovirtapiireissä tämä tuotanto antaa näennäistehoa, ei todellista kulutettua energiaa. Tämä johtuu siitä, että kaikki toimitettu energia (näennäinen teho) ei käytetä kokonaan hyödylliseen työhön; osa, joka suorittaa hyödyllistä työtä, kutsutaan reaalitehoksi.

Yksinkertaisesti sanottuna tehokerroin on jännite (V) ja virta (I) välisen fasekulman kosini. Lineaaristen kuormitusten käsittelyssä vaihtovirtapiireissä tehokerroin vaihtelee -1:n ja 1:n välillä. Luku, joka on lähempänä 1:tä, viittaa tehokkaampaan ja vakaiseen järjestelmään.

Johtavan tehokertoimen määritelmä

Johtava tehokerroin ilmenee, kun piirissä on kytketty kapasitiivinen kuormitus. Puhdas kapasitiivinen tai vastus-kapasitiivinen (RC) kuormitus aiheuttaa tilanteen, jossa virta johtaa jännitettä, mikä johtaa johtavaan tehokertoimeen.

Koska tehokerroin on reaalitehon ja näennäisen tehon suhde – ja sinimuotoisille aaltojen muodoille se on jännite- ja virta-välinen fasekulma kosini – johtava virta luo positiivisen fasekulman, mikä antaa johtavan tehokerroin.

Kuvasta yllä nähdään, että virta $I$ leikkaa akselia nollassa aiemmassa fasiin verrattuna jännitteeseen $V$. Tämä oletus tunnetaan johtavana tehokerroinna. Alla oleva kuva havainnollistaa voimatekollejohtavan tehokerroin.

Jälkeen jäävän tehokertoimen määritelmä

Jälkeen jäävä tehokerroin vaihtovirtapiirissä ilmenee, kun kuormitus on induktiivista luonnetta. Tämä johtuu siitä, että puhtaasti induktiivisissa tai vastus-induktivoissa kuormituksissa on faseeroiva ero jännite- ja virta-välillä, jolloin virta jää jännitteen jälkeen. Näin ollen tällaisten piirien tehokerroin kutsutaan jälkeen jääväksi.

Harkitse tarjontajänniten ja virtan aaltomuotoja puhtaasti induktiivisessa kuormituksessa:

Tässä tapauksessa virta leikkaa ajan akselin nollapistettä myöhemmässä fasissa verrattuna jännitteeseen, mikä johtaa jälkeen jäävään tehokerroin. Jälkeen jäävän tehokerroin voimatekoli on kuvattu alla:

Yhteenveto

Edellä mainitusta keskustelusta voidaan päätellä, että ideaalisesti jännite ja virta olettetaan olevan samassa fasissa, mikä tarkoittaa 0°:n fasekulmaa niiden välillä. Kuitenkin käytännössä faseeroiva ero on olemassa, ja tämä edustetaan piirin tehokerroinna.