Mis on võimsuse tegur: Parandamine, valem ja määratlus
Mis on võimsusfaktor?
Elektrotehnikas defineeritakse võimsusfaktor (PF) VV elektrivõrgu kui töövõimu (mõõdetud kilowattides, kW) ja nähtava võimu (mõõdetud kilovoltamperides, kVA) suhe. Võimsusfaktor on mõõteta number, mis jääb lõigule -1 kuni 1.
"Ideaalne" võimsusfaktor on üks (tuntud ka kui "ühendus"). See on olukord, kus võrgus ei ole reageerivat võimu ja seega on nähtav võimus (kVA) võrdne tegeliku võimuga (kW). Laiend, millel on võimsusfaktor 1, on efektiivsaim laiend tarnetele.
See aga ei ole realistlik ja praktikas on võimsusfaktor alati vähem kui 1. Kasutatakse erinevaid võimsusfaktori parandamise tehnikaid, et aidata suurendada võimsusfaktorit selle ideaalse olekuni.
Et selgitada seda paremini, astuge tagasi ja rääkige, mis on võim.
Võim on võime tööd teha. Elektrilises valdkonnas on elektriline võim see elektroenergia kogus, mis üheaegselt saab teisenduda mõnda muud vormi (soojus, valgus jne).
Matemaatiliselt on võimsusfaktor elementi lülituspunkti ja läbitsevat voolu korrutis.
Käsiteldes esmalt DC võrkude, mis sisaldavad ainult DC pingevooruseid, käituvad induktorid ja kapatsitorid vastavalt lühikeste ja avatud tsüklite kui püsiv olek.
Seega käitub terve võrk nagu ohmiteline võrk ja kogu elektriline võim saab vormitud soojusena. Siin on pinge ja vool sama faasis ja kogu elektriline võim antakse järgmiselt:
Nüüd tuleb AC võrk, kus nii induktor kui ka kapatsitor pakkuvad kindla vastupanu, mis antakse järgmiselt:
Induktor säilitab elektrilise energiaga magneetenergiina ja kapatsitor säilitab elektrilise energiaga elektrostaatilise energiina. Mitte keegi neist ei saada seda. Lisaks on pinge ja vool vahel fasiideviatsioon.
Seega, kui me arvestame kogu võrku, mis koosneb ohmist, induktorist ja kapatsitorist, siis on olemas mingi fasiideviatsioon allikapinge ja voolu vahel.
Selle fasiideviatsiooni kosinus nimetatakse elektrilise võimsusfaktoriga. See tegur (-1 < cosφ < 1 ) tähistab kogu võimust, mis kasutatakse kasutundliku töö tegemiseks.
Teine osa elektrilisest võimust säilitatakse magneetenergiina või elektrostaatilise energiina induktorites ja kapatsitorites vastavalt.
Sel juhul on koguvõim:
Seda nimetatakse nähtavaks võimiks ja selle mõõtühik on VA (Volt-Amp) ning seda tähistatakse 'S'ga. Kogu elektrilise võimu osa, mis teeb meie kasutundliku töö, nimetatakse aktiivseks võimiks. Tähistame seda 'P'ga.
P = Aktiivne võim = Kogu elektriline võim.cosφ ja selle mõõtühik on vat.
Teine võimu osa nimetatakse reageerivaks võimiks. Reageeriv võim ei tee kasutundlikku tööd, kuid see on vajalik aktiivse töö tegemiseks. Tähistame selle 'Q'ga ja matemaatiliselt antakse see järgmiselt:
Q = Reageeriv võim = Kogu elektriline võim.sinφ ja selle mõõtühik on VAR (Volt-Amp Reactive). See reageeriv võim oskileib allikast ja laiendini. Selle parema mõistmiseks kõiki neid võime esitatakse kolmnurga kujul.
Matemaatiliselt, S2 = P2 + Q2, ja elektriline võimsusfaktor on aktiivne võim / nähtav võim.
Võimsusfaktori parandamine
Võimsusfaktori termin ilmneb vaid AC võrkudes. Matemaatiliselt on see allikapinge ja voolu vahelise fasiideviatsiooni kosinus. See viitab kogu võimu (nähtav võim) osale, mis kasutatakse kasutundliku töö tegemiseks, mida nimetatakse aktiivseks võimiks.
Võimsusfaktori parandamise vajalikkus
Tegelik võim antakse P = VIcosφ. Elektriline vool on pöördproportsionaalne cosφ, et edastada kindlat võimu teatud pinge korral. Seega, mida suurem on võimsusfaktor, seda väiksem on vool, mis liigub. Väikese voolu liikumiseks on vaja väiksemat juhtmetruki pindala, mis säästab juhtruit ja raha.
Eelnevast seosest näeme, et halb võimsusfaktor suurendab voolu, mis liigub juhtruits, ja seega suureneb kupari kahju. Suur pinge langus toimub alternaaorites, elektrilistes transfoorides ja edastamise ja levitamise joontes, mis annab väga halva pingeregulatsiooni.
Masinate KVA määr kaob, kui on suurem võimsusfaktor, vastavalt valemile:
Seega, masina suurus ja maksumus kaob ka.
Sellepärast peaks elektriline võimsusfaktor olema ühikuline – see on oluliselt odavam.
Võimsusfaktori parandamise meetodid
On kolm peamist võimet võimsusfaktori parandamiseks:
Kondensaatoripankad
Sinkronkondensaatorid
Faasihüppelised
Kondensaatoripankad
Võimsusfaktori parandamine tähendab pinge ja voolu vahelise fasiideviatsiooni vähendamist. Kuna enamik laiendeid on induktiivset laadi, nõuavad nad mingit reageerivat võimu, et need toimiksid.
Kondensaator või kondensaatoripank, mis on paigutatud paralleelselt laiendiga, pakub seda reageerivat võimu. Nad toimivad kohaliku reageeriva võimu allikana, ja seega väheneb reageeriva võimu liikumine joone kaudu.
Kondensaatoripangad vähendavad pinge ja voolu vahelist fasiideviatsiooni.
Sinkronkondensaatorid
