Leidende vs Volgende Vermogensfactor | Faseverschil Uitgelegd

Leidende en traaglopende vermogensfactor zijn twee belangrijke concepten die verband houden met de vermogensfactor in wisselstroom-elektrische systemen. Het belangrijkste verschil ligt in de faseverhouding tussen stroom en spanning: bij een leidende vermogensfactor loopt de stroom voor op de spanning, terwijl bij een traaglopende vermogensfactor de stroom achter de spanning aan loopt. Dit gedrag hangt af van de aard van de belasting in het circuit.

Wat is Vermogensfactor?

Vermogensfactor is een cruciale, dimensieloze parameter in wisselstroom-elektrische systemen, zowel voor éénfasige als driefasige circuits. Het wordt gedefinieerd als het verhoudingsgetal tussen werkelijke (of echte) vermogen en schijnbaar vermogen.

In gelijkstroomcircuits kan het vermogen direct worden bepaald door de spanning en stroomwaarden te vermenigvuldigen. In wisselstroomcircuits geeft dit product echter alleen het schijnbare vermogen, niet het daadwerkelijk verbruikte vermogen. Dit komt omdat het totaal geleverde vermogen (schijnbaar vermogen) niet volledig wordt gebruikt; het deel dat nuttig werk verricht wordt werkelijk vermogen genoemd.

Kort gezegd is de vermogensfactor de cosinus van de faseruimte tussen spanning (V) en stroom (I). Voor lineaire belastingen in wisselstroomcircuits varieert de vermogensfactor van -1 tot 1. Een waarde dichter bij 1 wijst op een efficiënter en stabiler systeem.

Definitie van Leidende Vermogensfactor

Een leidende vermogensfactor treedt op wanneer er een capacitaire belasting in het circuit aanwezig is. Bij zuiver capacitaire of resistief-capacitaire (RC) belastingen loopt de stroom voor op de voedingsspanning, wat resulteert in een leidende vermogensfactor.

Aangezien de vermogensfactor het verhoudingsgetal is tussen werkelijk vermogen en schijnbaar vermogen – en voor sinusvormige golven de cosinus van de faseruimte tussen spanning en stroom – creëert de leidende stroom een positieve faseruimte, wat resulteert in een leidende vermogensfactor.

Zoals uit de bovenstaande figuur blijkt, snijdt de stroom $I$ de tijdas eerder dan de spanning $V$. Deze toestand staat bekend als een leidende vermogensfactor. De onderstaande figuur illustreert de vermogendriehoek voor een leidende vermogensfactor.

Definitie van Traaglopende Vermogensfactor

Een traaglopende vermogensfactor in een wisselstroomcircuit treedt op wanneer de belasting inductief van aard is. Dit komt omdat, in het bijzijn van een zuiver inductieve of resistief-inductieve belasting, een fasedverschil bestaat tussen spanning en stroom, waardoor de stroom achter de spanning aan loopt. Als gevolg hiervan wordt de vermogensfactor van dergelijke circuits als traaglopend beschouwd.

Overweeg de golfformen van de voedingsspanning en de stroom door een zuiver inductieve belasting:

Hier snijdt de stroom de nulpunt van de tijdas later dan de spanning, wat resulteert in een traaglopende vermogensfactor. De vermogendriehoek voor een traaglopende vermogensfactor is hieronder getoond:

Conclusie

Uit bovenstaande bespreking kan worden afgeleid dat in ideaal geval spanning en stroom in fase worden verondersteld, wat resulteert in een faseruimte van 0° tussen hen. In de praktijk bestaat echter een fasedverschil, en dit wordt weergegeven door de vermogensfactor van het circuit.