Kio estas Potencfaktoro: Melioro Formulo kaj Difino
Kio estas potenca faktoro?
En elektra inĝenierado, la potenca faktoro (PF) de AC-ela energisistemo estas difinita kiel la rilatumo de efektiva potenco (mezurata en kilovatoj, kW) absorbita de la ŝargo al la aparenta potenco (mezurata en kilovoltoamperoj, kVA) fluanta tra la cirkvito. La potenca faktoro estas dimensia nombro en la fermita intervalo de −1 ĝis 1.
La “ideala” potenca faktoro estas unu (ankaŭ referita kiel “unuop”). Tio okazas kiam ne ekzistas reaktiva potenco tra la cirkvito, kaj tial la aparenta potenco (kVA) egalas la efektivan potencon (kW). Ŝargo kun potenca faktoro de 1 estas la plej efika ŝargado de la fonto.
Tamen, tio ne estas realisma, kaj la potenca faktoro praktike estos malpli ol 1. Diversaj metodoj por korekti la potencon estas uzitaj por helpi pligrandigi la potencajn faktorojn al tiu ideala stato.
Por pli bone klarigi tion, lasu nin retroiri kaj paroli pri kio estas potenco.
Potenco estas la kapablo fari laboron. En la elektra domeno, la elektra potenco estas la kvanto de elektra energio, kiun oni povas transdoni al iu alia formo (varmo, lumo, etc) per unuo de tempo.
Matematike, la potenca faktoro estas la produto de voltaĵo-falo tra la elemento kaj fluanteco fluanta tra ĝi.
Unue konsideru DC-cirkvitojn, havantaj nur DC voltajn fontojn, la induktanciloj kaj kapacitoroj komportiĝas kiel mallongcirkvitaj kaj malfermitaj cirkvitoj respektive en stabilstato.
Do la tuta cirkvito komportiĝas kiel rezista cirkvito kaj la tuta elektra potenco disipigas kiel varmo. Ĉi tie la voltaĵo kaj fluanteco estas en la sama fazo kaj la tuta elektra potenco doniĝas per:
Nun venontaj al la AC-cirkvito, ĉi tie ambaŭ induktancilo kaj kapacitoro ofertas certan kvanton de impedanco donitan per:
La induktancilo konservas elektran energion en la formo de magnetika energio kaj la kapacitoro konservas elektran energion en la formo de elektrostatica energio. Nek unu el ili disipigas ĝin. Plue, ekzistas fazŝovo inter voltaĵo kaj fluanteco.
Do kiam ni konsideras la tutan cirkviton konsistantan el rezistoro, induktancilo, kaj kapacitoro, ekzistas iu fazdiferenco inter la fonta voltaĵo kaj fluanteco.
La kosinuso de ĉi tiu fazdiferenco nomiĝas la elektra potenca faktoro. Ĉi tiu faktoro (-1 < cosφ < 1 ) reprezentas la frakcion de la tuta potenco, kiun oni uzas por fari utilan laboron.
La alia frakcio de elektra potenco estas konservita en la formo de magnetika energio aŭ elektrostatica energio en la induktancilo kaj kapacitoro respektive.
La tuta potenco en ĉi tiu okazo estas:
Ĉi tio nomiĝas aparenta potenco kaj ĝia unuo estas VA (Volto-Amp) kaj signatas per ‘S’. Frakcio de ĉi tiu tuta elektra potenco, kiu faras nian utilan laboron, nomiĝas aktiva potenco. Ni signatas ĝin kiel ‘P’.
P = Aktiva potenco = Tuta elektra potenco.cosφ kaj ĝia unuo estas vat.
La alia frakcio de potenco nomiĝas reaktiva potenco. Reaktiva potenco ne faras utilan laboron, sed ĝi necesigas por ke aktiva laboro estu farita. Ni signatas ĝin per ‘Q’ kaj matematike ĝi doniĝas per:
Q = Reaktiva potenco = Tuta elektra potenco.sinφ kaj ĝia unuo estas VAR (Volto-Amp Reaktiva). Ĉi tiu reaktiva potenco oscilas inter fonto kaj ŝargo. Por pli bone kompreni ĉi tion, ĉiuj tiuj potencoj estas prezentitaj en la formo de triangulo.
Matematike, S2 = P2 + Q2, kaj la elektra potenca faktoro estas aktiva potenco / aparenta potenco.
Melioro de Potenca Faktoro
La termino potenca faktoro eniras en la bildon nur en AC-cirkvitoj. Matematike ĝi estas la kosinuso de la fazdiferenco inter la fonta voltaĵo kaj fluanteco. Ĝi rilatas al la frakcio de la tuta potenco (aparenta potenco), kiu estas uzata por fari la utilan laboron nomitan aktiva potenco.
Bezonata Melioro de Potenca Faktoro
Reala potenco estas donita per P = VIcosφ. La elektra fluanteco estas inverse proporcia al cosφ por transdoni certan kvanton de potenco je certa voltaĵo. Do, pli alta PF pli malalta estos la fluanteco fluanta. Malgranda fluanteco postulas malgrandan sekcian areon de kondukiloj, kaj do ĝi savas kondukilojn kaj monon.
El la supre menciita rilato, ni vidas ke havi malbonan potencon pligrandigas la fluantan en kondukilon, kaj do la kupra perdo pligrandigas. Granda voltago-falo okazas en la alternatoro, elektra transformilo, kaj transdonaj kaj distribuaj linioj – kio donas tre malbonan voltagreguladon.
La KVA-rangigo de maŝinoj ankaŭ reduktiĝas pro pli alta potenca faktoro, laŭ la formulo:
Do, la grando kaj kostoj de la maŝino ankaŭ reduktiĝas.
Ĉi tio estas kialo, kial la elektra potenca faktoro devus esti tenata proksime al unu – ĝi estas signife pli malbona.
Metodoj por Melioro de Potenca Faktoro
Ekzistas tri ĉefaj manieroj por meliori la potencan faktoron:
Kondensatorbankoj
Sinkronaj kondensatoroj
Fazpromoviloj
Kondensatorbankoj
Melioro de potenca faktoro signifas redukti la fazdiferencon inter voltaĵo kaj fluanteco. Ĉar la plejmulto de ŝargoj estas de induktiva naturo, ili bezonas iun kvanton de reaktiva potenco por funkcii.
A kapacitoro aŭ banko de kapacitoroj instalitaj paralele al la ŝargo provizas ĉi tiun reaktivan potencon. Ili agas kiel fonto de loka reaktiva potenco, kaj do malpli da reaktiva potenco fluiĝas tra la linio.
Kondensatorbankoj reduktas la fazdiferencon inter la voltaĵo kaj fluanteco.
