Wat is Kragfaktor: Verbetering, Formule en Definisie
Wat is Kragfaktor?
In elektriese ingenieurswese word die kragfaktor (PF) van 'n wisselstroomkragversorgingstelsel gedefinieer as die verhouding van werklike krag (gemeten in kilowatt, kW) wat deur die belasting geabsorbeer word, tot die skynbare krag (gemeten in kilovolt amperes, kVA) wat deur die stroombaan vloei. Kragfaktor is 'n dimensielose getal in die geslote interval van −1 tot 1.
Die "ideaal" kragfaktor is een (ook bekend as "eenheid"). Dit is wanneer daar geen reaktiewe krag deur die stroombaan is, en dus is die skynbare krag (kVA) gelyk aan werklike krag (kW). 'n Belasting met 'n kragfaktor van 1 is die mees effektiewe belasting van die versorging.
Dit gesê, dit is nie realisties nie, en die kragfaktor sal in praktyk minder as 1 wees. Verskeie kragfaktorkorreksie tegnieke word gebruik om die kragfaktor na hierdie ideaal toestand te verhoog.
Om dit beter uit te leg, laat ons 'n stap terug gaan en praat oor wat krag is.
Krag is die vermoeë om werk te doen. In die elektriese domein is elektriese krag die hoeveelheid elektriese energie wat per eenheid tyd na 'n ander vorm (hitte, lig, ens.) oorgevoer kan word.
Wiskundig is kragfaktor die produk van spanningsval oor die element en stroome wat deur dit vloei.
Oorweeg eers die DC-stroombane, met slegs DC- spanningsbronne, waar die induktorse en kapasitors onderskeidelik as kortsluitings en oop stroombane in stabiele toestand gedra.
Daarom gedra die hele stroombaan as 'n weerstandige stroombaan en die hele elektriese krag word in die vorm van hitte afgegee. Hier is die spanning en stroom in dieselfde fase en die totale elektriese krag word gegee deur:
Kom nou by die AC-stroombaan, hier bied beide induktor en kapasitor 'n sekere hoeveelheid impedansie aan, gegee deur:
Die induktor stoor elektriese energie in die vorm van magtige energie en die kapasitor stoor elektriese energie in die vorm van elektrostatiese energie. Geen van hulle dissipeer dit nie. Verder is daar 'n faseverskuiving tussen spanning en stroom.
Dus, wanneer ons die hele stroombaan bestaande uit 'n weerstand, induktor en kapasitor oorweeg, bestaan daar 'n sekere faseverskil tussen die bronspanning en -stroom.
Die kosinus van hierdie faseverskil staan bekend as die elektriese kragfaktor. Hierdie faktor (-1 < cosφ < 1 ) verteenwoordig die fraksie van die totale krag wat gebruik word om nuttige werk te doen.
Die ander fraksie van elektriese krag word gestoor in die vorm van magtige energie of elektrostatiese energie in die induktor en kapasitor onderskeidelik.
Die totale krag in hierdie geval is:
Hierdie staan bekend as skynbare krag en sy eenheid is VA (Volt-Amp) en aangedui deur 'S'. 'n Fraksie van hierdie totale elektriese krag wat ons nuttige werk doen, staan bekend as aktiewe krag. Ons dui dit aan as 'P'.
P = Aktiewe krag = Totale elektriese krag.cosφ en sy eenheid is watt.
Die ander fraksie van krag staan bekend as reaktiewe krag. Reaktiewe krag doen geen nuttige werk nie, maar dit word vereis vir die aktiewe werk om gedoen te word. Ons dui dit aan met 'Q' en wiskundig word dit gegee deur:
Q = Reaktiewe krag = Totale elektriese krag.sinφ en sy eenheid is VAR (Volt-Amp Reactief). Hierdie reaktiewe krag osilleer tussen bron en belasting. Om dit beter te begryp, word al hierdie krag in die vorm van 'n driehoek voorgestel.
Wiskundig, S2 = P2 + Q2, en die elektriese kragfaktor is aktiewe krag / skynbare krag.
Kragfaktor Verbetering
Die term kragfaktor kom slegs in AC-stroombane voor. Wiskundig is dit die kosinus van die faseverskil tussen die bronspanning en -stroom. Dit verwys na die fraksie van die totale krag (skynbare krag) wat gebruik word om nuttige werk te doen, genaamd aktiewe krag.
Noodsaaklikheid van Kragfaktor Verbetering
Aktiewe krag word gegee deur P = VIcosφ. Die elektriese stroom is inversioneel eweredig aan cosφ vir die oordrag van 'n gegewe hoeveelheid krag by 'n bepaalde spanning. Dus, hoe hoër die kragfaktor, hoe minder die stroom wat vloei. 'n Klein stroomvloei vereis 'n kleiner doorsnee van geleiders, en dus bespaar dit geleiders en geld.
Uit die bovermelde verhouding sien ons dat 'n swak kragfaktor die stroom wat deur 'n geleider vloei, verhoog, en dus neem koperverlies toe. 'n Groot spanningsval vind plaas in die alternateur, elektriese transformator, en oordrag- en verspreidingslyne – wat baie swak spanningsregulering gee.
Die KVA-rang van masjiene word ook verlaag deur 'n hoër kragfaktor, soos gegee deur die formule:
Dus, die grootte en koste van die masjien word ook verlaag.
Hierom moet die elektriese kragfaktor naby eenheid gehou word – dit is beduidend goedkoper.
Metodes van Kragfaktor Verbetering
Daar is drie hoofmetodes om die kragfaktor te verbeter:
Kapasiteurbanke
Synchrone Condensers
Fase Verhoogers
Kapasiteurbanke
Kragfaktor verbetering beteken die vermindering van die faseverskil tussen spanning en stroom. Aangesien die meerderheid van belastings van inductiewe aard is, benodig hulle 'n sekere hoeveelheid reaktiewe krag om te funksioneer.
'n kapasitor of bank van kapasitors wat parallel aan die belasting geïnstalleer is, verskaf hierdie reaktiewe krag. Hulle funksioneer as 'n bron van plaaslike reaktiewe krag, en dus vloei minder reaktiewe krag deur die lyn.
Kapasiteurbanke vermindering die faseverskil tussen die spanning en stroom.
