Factor Correctio Potentiae: Quid est? (Formula, Circuitus et Banchi Capacitorum)

Campus: Electrica Elementaria

China

quid est correctio factoris potentiae

Quid est Correctio Factoris Potentiae?

Correctio factoris potentiae (etiam PFC vel Melioratio Factoris Potentiae dicta) definitur ut technica ad meliorandum factoris potentiae circuituum AC per reductam potentiam reactivam in circuitu praesentem. Technicae correctionis factoris potentiae tendunt ad efficacitatem circuitus augendi et currentem a onere ductam minuendi.

Generaliter, condensatores et motrices synchronae in circuitibus ad elementa inductiva (et ideo potentiam reactivam) reducenda utuntur. Haec technica non ad incrementum veri potestatis, sed ad apparentem potentiam decrescendam usatur.

Alio modo, reductio differentiae phaseorum inter tensionem et currentem. Itaque, conatur ut factoris potentiae ad unitatem proximum teneatur. Optimum valorem factoris potentiae inter 0.9 et 0.95 esse oportet.

Nunc quaestio oritur, cur optimum valorem factoris potentiae 0.95 sit, non factoris potentiae unitatis? An ullum detrimentum a factoris potentiae unitate oritur?

NON. Nullum singulare detrimentum ab unitate factoris potentiae oritur. Sed difficile et carum est ut apparatus PFC unitatis installetur.

Itaque, utilitates et societates suppeditantes potentiam conantur ut factoris potentiae in ambitu 0.9 ad 0.95 faciant, ut systema oeconomicum efficiatur. Et hic ambitus satis bonus est pro systemate potentiae.

Si circuitus AC onus inductivum magnum habet, factoris potentiae posse sub 0.8 iacere. Et plus currentem a fonte trahit.

Apparatus correctionis factoris potentiae elementa inductiva et currentem a fonte ductam minuit. Hoc resultatum est systema efficientius et praevenit periculum energiae electricae.

Cur Correctio Factoris Potentiae Oportet?

In circuitis directi, potentia dissipata per onus simpliciter calculatur multiplicando tensionem et currentem. Et currentis proportionalis est ad tensionem applicatam. Ergo, dissipatio potentiæ per onus resistivum linearis est.

In circuitis alterni, tensio et currentes sunt undae sinusoidales. Hinc, magnitudo et directio continuo mutantur. In instantibus particularibus temporis, potentia dissipata est multiplicatio tensionis et currentis in illo instanti.

Si circuitus alternus habeat onera inductiva sicut; devexiones, spire, solenoides, transformator; currentis exphasificatur cum tensione. In hac conditione, potentia actualiter dissipata minor est quam productum tensionis et currentis.

Propter elementa non linearia in circuitis alternis, continet simul resistens et reactantiam. Ergo, in hac conditione, differentia phase currentis et tensionis est importantis dum calculatur potentia.

Pro onere purpure resistivo, tensiones et currentes sunt in phase. Sed pro onere inductivo, currentis retardatur post tensionem. Et creatur reactantia inductiva.

In hac conditione, correctio factoris potentiae maxime necessaria est ut reducat effectum elementi inductivi et meliorat factorem potentiae ad augmentandum efficientiam systematis.

Formula correctionis factoris potentiae

Consideretur onus inductivum connectum cum systemate et operatur ad factorem potentiae cosф1. Ad meliorandam potentiam, oportet conectere apparatus correctionis factoris potentiae parallelum cum onere.

Diagramma circuitus huius dispositionis monstratur figura subsecuta.

power factor correction example

Capacitor praebet componentem reactivam antecedentem et minuit effectum componentis reactivae consequentis. Antequam capacitor connectitur, currentus oneris est IL.

Capacitor accipit currentem IC qui praecedit tensionem per 90˚. Et currentus resultantis systematis est Ir. Angulus inter tensionem V et IR minor comparatur angulo inter V et IL. Itaque, factor potentiæ cosф2 melioratur.

power factor correction phasor diagram

Diagramma Phasorum Correctionis Factoris Potentiæ

Ex diagrammate phasorum supra, componentis consequens systematis minuitur. Itaque, ut mutetur factor potentiæ ab ф1 ad ф2, currentus oneris minuitur per IRsinф2.

$I_R sin \phi_2 = I_L sin \phi_1 - I_C$

$I_C = I_L sin \phi_1 - I_R sin \phi_2$

Capacitas condensatoris ad factorem potestatis meliorem est

$C = \frac{I_C}{\omega V}$

Circulus correctionis factoris potentiae

Technicae correctionis factoris potentiae principiter condensatores vel bancas condensatorum et synchronous condenser utuntur. Secundum instrumenta ad correctionem factoris potentiae usitata, tria sunt methodi

Bancus condensatorum
Synchronous condenser
Phase advancer

Correctionis factoris potentiae per bancam condensatorum

Condensator vel bancha condensatorum connecti possunt ut capacitas fixa vel variabilis. Connectitur ad motorem inductionem, panel distributionis, vel supply principalem.

Capacitor fixus cum systemate perpetuo connectitur. Capacitance variabilis quantitatem KVAR secundum necessitates systematis variat.

Ad correctionem factoris potentiae, bancus capacitorum ad connectionem cum onere utitur. Si onus est onus triphasicum, bancus capacitorum potest ut star et delta coniungi.

Bancus Capacitorum Delta Conexus

Diagramma circuitus infra demonstrat bancus capacitorum delta conexus cum onere triphasico.

delta connected capacitor bank

Bancus Capacitorum Delta Conexus

Aequationem capacitoris per phase quando in connectione delta coniungitur inveniamus. In connectione delta, tensio phase (VP) et tensio linea (VL) aequaliter sunt.

$V_P = V_L$

Capacitance per phase (C∆) sic datur;

$C_\Delta = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega V_L^2}$

Banca Capacitorum in Stellam Coniuncta

Diagramma circuitus infra monstrat bancam capacitorum in stellam coniunctam cum onere triplici phase.

Banca Capacitorum in Stellam Coniuncta

In coniunctione stellaris, relatio inter tensionem phasalis (VP) et tensionem linealem (VL) est;

$V_P = \frac{1}{\sqrt{3}} V_L$

Capacitas per phase (CY) datur ut;

$C_Y = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega (\frac{V_L}{\sqrt{3}})^2} = \frac{3Q_C}{\omega V_L^2}$

Ex his aequationibus;

$C_Y = 3 C_\Delta$

Hoc significat capacitas necessaria in connectione stellata esse tripla capacitas necessaria in connectione delta. Etiam, tensio phase operativa est 1/√3 times tensio lineae.

Itaque, bancus condensatorum connectus in delta est bonum designum, et hoc est causa, in connectione triphase, bancus condensatorum connectus in delta plus usitatur in rete.

Correctio factoris potentiae per condensator synchrone

Cum motor synchrone sit superexcitatus, capiat currentem praecedentem et se habeat sicut condensator. Motor synchrone superexcitatus operans in conditione sine onere vocatur condensator synchrone.

Cum huiusmodi machina cum alimentatione paralleliter connectitur, praebet currentem praecurrentem et meliorat factor potentiæ systematis. Diagramma connectionis condensatoris synchroni cum alimentatione ut in figura infra ostensa est.

power factor correction using synchronous condenser

Correctio Factoris Potentiæ per Condensatorem Synchronum

Cum onus habeat componentem reactivam, ab systemate trahit currentem retardatum. Ad neutralisationem hujus currentis, huiusmodi dispositivum adsumitur ut praebat currentem praecurrentem.

synchronous condenser phasor diagram

Diagramma Phasoris Condensatoris Synchroni

Antequam condensator synchronus connectitur, currentem a onere extractum est IL et factor potentiæ est фL.

Cum condensator synchronus connectitur, accipit currentem Im. In hac conditione, currentem resultantem est I et factor potentiæ est фm.

Ex diagrammate phasoris, possumus comparare angulos factorum potentiæ (фL et фm). Et фm minor est quam фL. Itaque, cosфm maior est quam cosфL.

Huiusmodi methodus improvementis factoris potentiæ ad stationes magnarum supply stationes propter inferiores advantages utitur.

Magnitudo currentis a motore attracti variatur per variationem excitationis campi.
Facile est ut removeri possint vitia quae in systemate occurrunt.
Stabilitas thermalis circuitus motoris magna est. Itaque, systema fidelis est pro currentibus circuitus brevis.

Anteferens Phasium

Motor inductionem trahit currentem reactivum propter currentem excitationis. Si alia fons adhibetur ut praebeat currentem excitationis, circuitus stator liber ab excitatione erit. Et factor potentiæ motoris meliorari potest.

Hoc dispositum fieri potest per anteferentem phasium. Anteferens phasium est simpliciter excitator AC collocatus eodem axe motoris et coniunctus cum circuitu rotoris motoris.

Praebet currentem excitationis ad circuitum rotoris ad frequentiam slip. Si plus currentis excitatorii quam requiritur praeberis, motor inductionis operari potest in factor potentiæ ducendo.

Unicum incommodum anteferentis phasii est quod non sit oeconomicum pro motore parvi magnitudinis, maxime sub 200 HP.

Correctio Factoris Potentiæ Activa

Correctio factoris potentiæ activa magis efficiens controllem factoris potentiæ praebet. Generaliter, adhibetur in designo alimentationis pro plus quam 100W.

Huiusmodi circuitus correctivus factoris potentiæ constat ex elementis commutationis altæ frequentiæ sicut dioda, SCR (commutatores electronicae potentiae). Haec elementa sunt elementa activa. Itaque, haec methodus nominatur methodus correctivæ factoris potentiæ activæ.

In correctione factoris potentiæ passiva, elementa reactiva sicut condensator et inductor in circuitu usitata sunt inculta. Quia circuitus correctivus factoris potentiæ passivi nullam unitatem controlis et elementa commutationis non utitur.

Propter elementa commutationis alta et unitatem controlis in circuitu usitatam, costus et complexitas circuitus comparata cum circuitu correctivo factoris potentiæ passivo crescent.

Diagramma circuitus infra ostendit elementa basic circuitus correctivæ factoris potentiæ activæ.

correptio factoris potentiae activae

Correptio Factoris Potentiae Activae

Ut parametris circuiti dominetur, unitas controlis in circuito utitur. Haec mensurat tensionem et currentem input. Et ipsa commutationem temporis et cyclum operis in tensione et currente phase adjustat.

Inductor L a commutatore solid-state Q controlatur. Unitas controlis ad controlandum (ON et OFF) commutatorem solid-state Q utitur.

Cum commutator ON est, currentus inductoris per ∆I+ crescit. Tensio trans inductorem polaritatem revertit et energiam via diodi D1 ad onus accumulat.

Cum commutator OFF est, currentus inductoris per ∆I– decrescit. Mutatio totalis per unum cyclus est ∆I = ∆I+ – ∆I–. Tempus ON et OFF commutatoris ab unitate controlis per mutationem cycli operis controlatur.

Per selectionem propriam cycli operis, formam desideratam currentis ad onus obtinere possumus.

Quomodo Correptionem Factoris Potentiae Dimensionare?

Ut dimensionem correptionis factoris potentiae determinemus, oportet requirimentum potentiae reactivae (KVAR) calculare. Et nos capacitatem huius magnitudinis cum systema coniungimus ad requisitum potentiae reactivae satisfaciendum.

Sunt duae viae ad requirimentum KVAR inveniendum.

Methodus Multiplicatoris Tabularis
Methodus Calculationis

Ut nomen indicat, in methodo multiplicatoris tabulari, constantem multiplicatoris directe ex tabula invenire possumus. Requiritum KVAR directe per multiplicationem constantis cum potencia input invenire possumus.

table multiplier method

Modus Multiplicatoris Tabularis

In calculo, oportet multiplicatorem computare ut in exemplo subiecto demonstratur.

Exemplum:

Motor inductionis decem kilowatt potens habet factor potentiae 0.71 deficiente. Si hunc motorem ad factor potentiae 0.92 vellemus movere, qualis erit capacitas condensatoris?

Potentia Input = 10kW
Factor Potentiae Actualis (cos φA) = 0.71
Factor Potentiae Requisitus (cos φR) = 0.92

$\cos \phi_1 = 0.71 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.71$

$\phi_1 = 44.765^\circ$

$\cos \phi_2 = 0.92 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.9$

$\phi_2 = 23.073^\circ$

$\tan \phi_1 = \tan (44.765^\circ) = 0.9918$

$\tan \phi_2 = \tan (23.073^\circ) = 0.4259$

$Multiplier \, Constant = 0.9918-0.4259 = 0.5658$

KVAR necessaria = Potentia input x Constantia multiplicans

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

Itaque, 5.658 KVAR potentia reactiva est necessaria ad meliorem factorem potentiæ de 0.71 ad 0.92. Et condensator cum systemate coniunctus habet capacitatem 5.658 KVAR.

Applicationes correctionis factoris potentiæ

In rete potentiæ, factor potentiæ maximam partem agit in qualitate et gubernatione systematis. Is determinat efficientiam suppeditationis potentiæ.

Sine correctione factoris potentiæ, onus magnam magnitudinem currentis ab origine trahit. Hoc augmentat perdas et costum electricæ potentiæ. Apparatus PFC conatur facere ut forma undarum currentis et voltage sint in phase. Hoc augmentabit efficientiam systematis.
In rete transmissionis, factor potentiæ magnus est necessarius. Propter factorem potentiæ magnam, perdas lineæ transmissionis diminuuntur et melioratur regulatio voltage.
Motor inductionis est apparatus late usus in industriis. Ut supercalorem evites et efficientiam motoris improves, capacitates ad mitigandum effectum potentiæ reactivæ utuntur.
Apparatus PFC reducit generationem caloris in cæderebus, apparatu commutationis, alternatore, transformatoribus, etc.
Propter efficientiam magnam rete, minus energiæ generare oportet. Quod minuit emissionem carbonis in atmosphæra.
Diminutio voltage considerabiliter per apparatum PFC cum systemate utentes.

Declaratio: Respecta originale, boni articulos meritos participandi, si infringitur contacto deleto.

Donum da et auctorem hortare

Thematibus:

Systemata Electrica

Transmissio

De expertis

Electrical4u

China

Area Expertiae

Basic Electrical

Articulus professionalis

607