מקדם כוח מוביל לעומת מאחר | ההסבר של הפרש 위פאזה

מקדמי כוח מוביל ומפגר הם שני מושגים עיקריים הקשורים למקדם הכוח במערכות חשמל חילופין. ההבדל העיקרי נובע מהיחס הפאזי בין זרם ומתח: במקדם כוח מוביל, הזרם מוביל את המתח, בעוד שבמקדם כוח מפגר, הזרם מאחר אחרי המתח. התנהגות זו תלויה בטבע של העומס במעגל.

מהו מקדם כוח?

מקדם כוח הוא פרמטר חסר מימד קריטי במערכות חשמל חילופין, שמתייחס הן למעגלי חד-שלבי והן למעגלי שלושה-שלבים. הוא מוגדר כיחס בין הכוח האמיתי (או אפקטיבי) לכוח הנראה.

במעגלי מתח ישר, ניתן לקבוע את הכוח ישירות על ידי הכפלת קראת המתח והזרם. עם זאת, במעגלי מתח חילופין, מכפל זה מוביל לכוח הנראה, ולא לכוח האפקטיבי שנצרך. זה כי כל הכוח המסופק (הכוח הנראה) אינו משמש לחלוטין; החלק שמבצע עבודה שימושית נקרא כוח אמיתי.

במילים פשוטות, מקדם הכוח הוא הקוסינוס של הזווית הפאזית בין המתח (V) לזרם (I). עבור עומסים ליניאריים במעגלי מתח חילופין, מקדם הכוח נע בין -1 ל-1. ערך הקרוב יותר ל-1 מצביע על מערכת יעילה ויציבה יותר.

הגדרת מקדם כוח מוביל

מקדם כוח מוביל מתרחש כאשר יש עומס קיבולי במעגל. בעומסים קיבוליים טהורים או קיבוליים-התנגדותיים (RC), הזרם מוביל את מתח החשמל, מה שהופך למקדם כוח מוביל.

מאחר ומקדם הכוח הוא היחס בין הכוח האמיתי לכוח הנראה – ובנוסף, עבור גלי סינוס, הקוסינוס של הזווית הפאזית בין המתח לזרם – הזרם המוביל יוצר זווית פאזית חיובית, מה שהופך למקדם כוח מוביל.

כפי שניכר מהציור למעלה, הזרם $I$ חוצה את ציר הזמן בנקודת אפס לפני המתח $V$. מצב זה ידוע כמקדם כוח מוביל. הציור שלהלן מתאר את המשולש הכוחי עבור מקדם כוח מוביל.

הגדרת מקדם כוח מפגר

מקדם כוח מפגר במעגל מתח חילופין מתרחש כאשר העומס הוא אינדוקטיבי במהותו. זה בגלל שבעומסים אינדוקטיביים טהורים או אינדוקטיביים-התנגדותיים, קיים הפרש פאזי בין המתח והזרם כך שהזרם מאוחר אחרי המתח. כתוצאה מכך, מקדם הכוח של מעגלי כאלה נקרא מפגר.

שקלו את צורות הגל של מתח החשמל והזרם דרך עומס אינדוקטיבי טהור:

כאן, הזרם חוצה את נקודת האפס של ציר הזמן בהמשך פאזה לעומת המתח, מה שהופך למקדם כוח מפגר. המשולש הכוחי עבור מקדם כוח מפגר מוצג להלן:

מסקנה

מסיכום הדיון לעיל, ניתן להסיק כי באופן אידיאלי, מניחים שהמתח והזרם הם לפאזה, מה שהופך לזווית פאזה של 0° ביניהם. עם זאת, בפועל, קיים הפרש פאזי, וזה מיוצג על ידי מקדם הכוח של המעגל.