Τι είναι ο Συντελεστής Δύναμης;
Στην ηλεκτρολόγο μηχανική, ο συντελεστής δύναμης (PF) ενός συστήματος ηλεκτρικής δύναμης AC ορίζεται ως το πηλίκο της εργασιακής δύναμης (μετρημένη σε κιλοβάτια, kW) που απορροφά ο φορτίος προς την φαινομενική δύναμη (μετρημένη σε κιλοβολτοαμπέρ, kVA) που ρέει μέσα στον κύκλωμα. Ο συντελεστής δύναμης είναι ένα αδιάστατος αριθμός στο κλειστό διάστημα -1 έως 1.
Ο «τέλειος» συντελεστής δύναμης είναι ο 1 (επίσης γνωστός ως «ενότητα»). Αυτό συμβαίνει όταν δεν υπάρχει αντιδραστική δύναμη μέσα στο κύκλωμα, και επομένως η φαινομενική δύναμη (kVA) είναι ίση με την πραγματική δύναμη (kW). Ένα φορτίο με συντελεστή δύναμης 1 είναι η πιο αποτελεσματική φόρτωση της πηγής.
Ωστόσο, αυτό δεν είναι ρεαλιστικό, και ο συντελεστής δύναμης θα είναι στην πράξη λιγότερο από 1. Χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές βελτίωσης του συντελεστή δύναμης για να βοηθήσουν στην αύξηση του συντελεστή δύναμης σε αυτή την ιδανική κατάσταση.
Για να εξηγήσουμε αυτό καλύτερα, ας πάρουμε ένα βήμα πίσω και ας μιλήσουμε για το τι είναι η δύναμη.
Η δύναμη είναι η δυνατότητα να εκτελεστεί εργασία. Στον ηλεκτρικό τομέα, η ηλεκτρική δύναμη είναι το ποσό ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να μεταφερθεί σε άλλη μορφή (θερμότητα, φως, κλπ) ανά μονάδα χρόνου.
Μαθηματικά, ο συντελεστής δύναμης είναι το γινόμενο καθώς το έχασμα τάσης στο στοιχείο και η ροή που διαρρέει το στοιχείο.
Θεωρώντας πρώτα τα DC κύκλωμα, με μόνο DC πηγές τάσης, τα ενδυνάμωση και κατανεμητήρες συμπεριφέρονται ως σύνδεση και ανοιχτός κύκλωμας αντίστοιχα σε σταθερό κατάσταση.
Επομένως, το σύνολο του κυκλώματος συμπεριφέρεται ως ομιλητικό κύκλωμα και ολόκληρη η ηλεκτρική δύναμη διαλύεται στη μορφή θερμότητας. Εδώ η τάση και η ροή είναι στην ίδια φάση και η συνολική ηλεκτρική δύναμη δίνεται από:
Τώρα, προσέρχοντας στο AC κύκλωμα, εδώ και το ενδυνάμωση και ο κατανεμητής προσφέρουν μια συγκεκριμένη ποσότητα αντίστασης δεδομένη από:
Το ενδυνάμωση αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια στη μορφή μαγνητικής ενέργειας και ο κατανεμητής αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια στη μορφή ηλεκτροστατικής ενέργειας. Κανένα από αυτά δεν τη διαλύει. Περαιτέρω, υπάρχει μια φάση μετατόπισης μεταξύ τάσης και ροής.
Επομένως, όταν θεωρούμε το σύνολο του κυκλώματος που αποτελείται από ένα αντίσταση, ενδυνάμωση και κατανεμητή, υπάρχει κάποια διαφορά φάσης μεταξύ τάσης και ροής της πηγής.
Ο συνημίτονος αυτής της διαφοράς φάσης ονομάζεται ηλεκτρικός συντελεστής δύναμης. Αυτός ο παράγοντας (-1 < cosφ < 1 ) αντιπροσωπεύει το ποσοστό της συνολικής δύναμης που χρησιμοποιείται για να εκτελέσει χρήσιμη εργασία.
Το άλλο ποσοστό της ηλεκτρικής δύναμης αποθηκεύεται στη μορφή μαγνητικής ενέργειας ή ηλεκτροστατικής ενέργειας στο ενδυνάμωση και κατανεμητή αντίστοιχα.
Η συνολική δύναμη σε αυτή την περίπτωση είναι:
Αυτό ονομάζεται φαινομενική δύναμη και η μονάδα της είναι VA (Volt-Amp) και συμβολίζεται με ‘S’. Ένα κλάσμα αυτής της συνολικής ηλεκτρικής δύναμης που εκτελεί τη χρήσιμη εργασία ονομάζεται ενεργή δύναμη. Την συμβολίζουμε ως ‘P’.
P = Ενεργή δύναμη = Συνολική ηλεκτρική δύναμη.cosφ και η μονάδα της είναι watt.
Το άλλο κλάσμα δύναμης ονομάζεται αντιδραστική δύναμη. Η αντιδραστική δύναμη δεν εκτελεί χρήσιμη εργασία, αλλά είναι απαραίτητη για την εκτέλεση της ενεργής εργασίας. Την συμβολίζουμε με ‘Q’ και μαθηματικά δίνεται από:
Q = Αντιδραστική δύναμη = Συνολική ηλεκτρική δύναμη.sinφ και η μονάδα της είναι VAR (Volt-Amp Reactive). Αυτή η αντιδραστική δύναμη διαδοκιμάζεται μεταξύ πηγής και φορτίου. Για να βοηθήσουμε στη καλύτερη κατανόηση, όλες αυτές οι δυνάμεις παρουσιάζονται στη μορφή ενός τριγώνου.
Μαθηματικά, S2 = P2 + Q2, και ο ηλεκτρικός συντελεστής δύναμης είναι η ενεργή δύναμη / φαινομενική δύναμη.
Ο όρος συντελεστή δύναμης εμφανίζεται μόνο στα κύκλωμα AC. Μαθηματικά είναι ο συνημίτονος της διαφοράς φάσης μεταξύ τάσης και ροής της πηγής. Αναφέρεται στο ποσοστό της συνολικής δύναμης (φαινομενική δύναμη) που χρησιμοποιείται για να εκτελέσει χρήσιμη εργασία, που ονομάζεται ενεργή δύναμη.
Ανάγκη για Βελτίωση Συντελεστή Δύναμης
