Hva er styrkafaktor?
Í vélaverkfræði er styrkafaktur (PF) af AC elektrískum stýrkerfi skilgreindur sem hlutfall virkur stærðar (mæld í kilowatt, kW) sem er tekið upp af spönnun til sýndar stærðar (mæld í kilovolt amper, kVA) sem fer í gegnum áhvarp. Styrkafaktur er ómælad tala í lokaðu bili frá −1 til 1.
„Ídeal“ styrkafaktur er einn (það er einnig nefnt „eining“). Þetta er þegar það er engin reaktiv stærð í gegnum áhvarp, og því er sýnd stærð (kVA) jöfn við raunverulega stærð (kW). Spönn með styrkafaktann 1 er mest efnið hleðsla á útgefanda.
Þó svo þetta sé ekki realistiskt, og styrkafaktur verður í rauninni vera minni en 1. Þróunaraðgerðir styrkafaktar eru notaðar til að hjálpa að auka styrkafaktann til þessara idealis staða.
Til að hjálpa að lýsa þessu betur, skulum við fjarlægja eitt skref og tala um hvað stærð er.
Stærð er kapasití til að gera verkefni. Í elektrísku svæðinu er elektrísk stærð mikið af elektrískri orku sem getur verið færð yfir í annan form (hit, ljós, o.s.frv.) á hverjum tíma.
Stærðarfaktur er margfeldi spänningarskynjunar yfir element og straum sem fer í gegnum það.
Við að taka fyrst DC áhvarp, með aðeins DC spänningargjafa, inductorar og capacitorar fela sig sem korta og opin áhvarp á sama tíma.
Svo allt áhvarp fer eins og víðauða áhvarp og allt elektrísk stærð er dreift í formi hita. Hér er spänning og straumur í sama fazan og heildar elektrísk stærð er gefin af:
Nú komið við AC áhvarp, hér bæði inductor og capacitor bera vis áhvarp sem gefið er af:
Inductor forvarar elektrísk orku í formi magnétískar orku og capacitor forvarar elektrísk orku í formi elektrostática orku. Ekkert af þeim dreifir það. Þar að auki er fazaskipting á milli spänningar og straums.
Svo þegar við skoðum allt áhvarp sem samanstendur af víðauða, inductor og capacitor, er til fazaskipting á milli spenningargjafa og straums.
Cosinus af þessari fazaskipting er kölluð elektrísk stærðarfaktur. Þessi faktor (-1 < cosφ < 1 ) stendur fyrir hlut af heildar stærð sem er notuð til að gera gagnlega verkefni.
Aðrar hlutar af elektrísk stærð eru forvarar í formi magnétískar orku eða elektrostática orku í inductor og capacitor samsvarandi.
Heildar stærð í þessu tilviki er:
Þetta er kölluð sýnd stærð og eining hans er VA (Volt-Amp) og merktur með 'S'. Hlutur af þessari heildar elektrísku stærð sem gerir okkar gagnlega verkefni er kölluð virk stærð. Við merkjum hann sem 'P'.
P = Virk stærð = Heildar elektrísk stærð.cosφ og eining hans er watt.
Aðrar hlutar af stærð eru kölluð reaktiv stærð. Reactiv stærð gerir ekki gagnlegt verkefni, en hún er nauðsynleg til að gera virkt verkefni. Við merkjum hana með 'Q' og stærðaflaust er gefin af:
Q = Reactiv stærð = Heildar elektrísk stærð.sinφ og eining hans er VAR (Volt-Amp Reactive). Þessi reactiv stærð sveiflast á milli upphafs og hleðslu. Til að hjálpa að skilja þetta betur eru allar þessar stærðir framsett í formi þríhyrnings.
Stærðaflaust, S2 = P2 + Q2, og elektrísk stærðarfaktur er virk stærð / sýnd stærð.
Orðið styrkafaktur kemur í sögunni eingöngu í AC áhvarp. Stærðaflaust er cosinus af fazaskipting á milli spenningargjafa og straums. Það merkir hlut af heildar stærð (sýnd stærð) sem er notuð til að gera gagnlegt verkefni sem kallað er virk stærð.
Nefnilegt fyrir Bætta styrkafaktar
Virk stærð er gefin af P = VIcosφ. Straumur er andhverfanlegur við cosφ fyrir að flytja ákveðna stærð af stærð á ákveðnu spänning. Svo hærra styrkafaktur, lægri verður straumur sem fer. Lítið straumur fer krefst minni skerjabréttar af leitarleiðum, og þannig sparast leitarleiðir og peningar.
Frá ofangreindu sambandi sjáum við að havaður styrkafaktur aukar straum sem fer í leiðleið, og þannig aukast koppar tap. Mikill spänningsskynjung kemur fyrir í alternator, elektrísku transformer og flutnings- og dreifilínur - sem gefur mjög slæmar spänningarstýringu.
KVA greiðsluhæfni málna er líka lægð með hærra styrkafakt, eins og eftir formúlu:
Svo, stærð og kostnaður málna er líka lægð.
Þess vegna ætti styrkafaktur að vera næst einingu - það er mjög billigt.
Það eru þrjár aðal aðferðir til að bæta styrkafaktar:
Capacitor Banks
Synchronous Condensers
Phase Advancers
Að bæta styrkafaktar merkir að lægja fazaskipting á milli spenning og straum. Þar sem mesta partin af hleðslu er af inductive náttúku, þurfa þeir sumar magn af reaktiv stærð til að virka.
Capacitor eða banka af capacitorar sett parallel við hleðslu veitir þessa reaktiv stærð. Þeir virka sem upprunarstaður lokala reaktiv stærð, og þannig fer minni reaktiv stærð í gegnum línuna.
Capacitor banks lægja fazaskipting á milli spänning og straum.
