Ano ang Power Factor?
Sa electrical engineering, ang power factor (PF) sa isang AC electrical power system ay inilalarawan bilang ang ratio ng working power (na sukatin sa kilowatts, kW) na inaabsorb ng load sa apparent power (na sukatin sa kilovolt amperes, kVA) na lumalakad sa circuit. Ang power factor ay isang dimensionless number sa closed interval ng −1 hanggang 1.
Ang "ideal" na power factor ay isa (o tinatawag ding "unity"). Ito ang nangyayari kung walang reactive power sa circuit, at kaya ang apparent power (kVA) ay kapareho ng real power (kW). Ang isang load na may power factor na 1 ay ang pinakaepektibong pag-load sa supply.
Ngunit hindi ito realistiko, at ang power factor sa praktika ay mas mababa kaysa 1. Ginagamit ang iba't ibang teknik ng power factor correction upang tulungan ang power factor na umabot sa ideal na estado.
Upang mas maipaliwanag ito nang mas maayos, bawas-bawasan natin at pag-usapan kung ano ang power.
Ang power ay ang kapasidad na gawin ang trabaho. Sa electrical domain, ang electrical power ay ang dami ng electrical energy na maaaring ilipat sa ibang anyo (heat, light, etc) per unit of time.
Matematikal ang power factor ay ang produkto ng voltage drop sa element at current na lumalakad dito.
Una tayo sa mga DC circuits, na may DC voltage sources lamang, ang mga inductors at capacitors ay gumagana bilang short circuits at open circuits, respetibong, sa steady-state.
Kaya ang buong circuit ay gumagana bilang resistive circuit at ang buong electrical power ay dissipated sa anyo ng heat. Dito ang voltage at current ay nasa parehong phase at ang total electrical power ay ibinibigay ng:
Ngayon pumunta tayo sa AC circuit, dito ang inductor at capacitor ay nagbibigay ng tiyak na halaga ng impedance na ibinibigay ng:
Ang inductor ay naglalaman ng electrical energy sa anyo ng magnetic energy at ang capacitor ay naglalaman ng electrical energy sa anyo ng electrostatic energy. Walang alinman sa kanila ang nagdissipate nito. Mas lalo pa, may phase shift sa pagitan ng voltage at current.
Kaya kapag tayo ay nagsisiwalat sa buong circuit na binubuo ng resistor, inductor, at capacitor, mayroong phase difference sa pagitan ng source voltage at current.
Ang cosine ng phase difference na ito ay tinatawag na electrical power factor. Ang factor na ito (-1 < cosφ < 1 ) ay kumakatawan sa bahagi ng total power na ginagamit para gawin ang useful work.
Ang ibang bahagi ng electrical power ay nakaimbak sa anyo ng magnetic energy o electrostatic energy sa inductor at capacitor, respetibong.
Ang total power sa kasong ito ay:
Ito ay tinatawag na apparent power at ang unit nito ay VA (Volt-Amp) at dinisenyo bilang 'S'. Ang bahagi ng total electrical power na gumagawa ng useful work ay tinatawag na active power. Inidinisenyo namin ito bilang 'P'.
P = Active power = Total electrical power.cosφ at ang unit nito ay watt.
Ang ibang bahagi ng power ay tinatawag na reactive power. Ang reactive power ay hindi gumagawa ng useful work, ngunit ito ay kinakailangan para gawin ang active work. Inidinisenyo namin ito bilang 'Q' at matematikal ay ibinibigay ng:
Q = Reactive power = Total electrical power.sinφ at ang unit nito ay VAR (Volt-Amp Reactive). Ang reactive power na ito ay nag-ooscillate sa pagitan ng source at load. Upang mas maunawaan ito nang mas maayos, lahat ng mga power na ito ay inirepresento sa anyo ng triangle.
Matematikal, S2 = P2 + Q2, at ang electrical power factor ay active power / apparent power.
Ang termino ng power factor ay nangyayari lamang sa AC circuits. Matematikal ito ang cosine ng phase difference sa pagitan ng source voltage at current. Ito ay tumutukoy sa bahagi ng total power (apparent power) na ginagamit para gawin ang useful work na tinatawag na active power.
Narito ang pangangailangan para sa Power Factor Improvement
Real power ibinibigay ng P = VIcosφ. Ang electrical current ay inversely proportional sa cosφ para ilipat ang tiyak na halaga ng power sa tiyak na voltage. Kaya mas mataas ang pf mas mababa ang current na lumalakad. Ang maliit na current flow ay nangangailangan ng mas maliit na cross-sectional area ng conductors, at kaya ito ay nakakatipid sa conductors at pera.
Sa relasyon na ito, makikita natin na ang mahinang power factor ay nagpapataas ng current na lumalakad sa conductor, at kaya ang copper loss ay lumalaki. Nagaganap ang malaking voltage drop sa alternator, electrical transformer, at transmission, at distribution lines – na nagbibigay ng napakamahusay na voltage regulation.
Ang KVA rating ng mga machines ay dininisenyo sa pamamagitan ng mas mataas na power factor, batay sa formula:
Kaya, ang laki at gastos ng machine ay dininisenyo.
Dahil dito, ang electrical power factor ay dapat mapanatili malapit sa unity – ito ay mas mura.
May tatlong pangunahing paraan upang mapabuti ang power factor:
Capacitor Banks
Synchronous Condensers
Phase Advancers
Ang pagpapabuti ng power factor ay nangangahulugan ng pagbabawas ng phase difference sa pagitan ng voltage at current. Dahil ang karamihan sa mga load ay inductive nature, sila ay nangangailangan ng ilang halaga ng reactive power para sila ay mag-function.
Ang capacitor o bank of capacitors na installed parallel sa load ay nagbibigay ng reactive power na ito. Sila ay gumagana bilang source ng lokal na reactive power, at kaya mas maliit ang reactive power na lumalakad sa line.
Ang capacitor banks ay nagbabawas ng phase difference sa pagitan ng voltage at current.
Ang synchronous condensers ay 3 phase synchronous motors na walang load na attached sa kanilang shaft.
