Quid est Factor Potentiae?
In ingenieria electrica, factor potentiae (FP) systematis potentiae AC definitur ut ratio potentiae operativae (mensura in kilowattis, kW) absorbente ab onere ad potentiam apparentem (mensura in kilovolt-ampere, kVA) per circuitum fluente. Factor potentiae est numerus sine dimensione in intervallo clauso de −1 ad 1.
Factor potentiae "idealis" est unus (etiam dictus "unitas"). Hoc est quando non est potentia reactiva per circuitum, et ideo potentia apparente (kVA) aequalis est potentiae reale (kW). Onus cum factor potentiae unius est optimus onus supply.
Hoc tamen non est realistice, et factor potentiae in praxi minor erit quam unum. Varii technicae correctionis factoris potentiae adiuvant ad augmentandum factorem potentiae ad hanc statum idealem.
Ut hoc melius explicemus, recedamus paululum et loquamur de quid est potentia.
Potentia est capacitas ad faciendum opus. In domino electrico, potentia electrice est quantitas energie electricae quae transfertur ad aliam formam (calor, lux, etc) per unitatem temporis.
Mathematice factor potentiae est productum decrescentiae tensionis elementi et currentis per ipsum fluentis.
Primo considerando circuitus DC, habentes solas fontes tensionis DC, inductores et capacitores se comportant ut circuitus brevis et aperti respectiviter in stato stabilis.
Itaque totus circuitus se comportat ut circuitus resistivus et tota potentia electrice dissipatur in forma caloris. Ibi tensio et currentis sunt in eadem phase et totalis potentia electrice datur per:
Nunc ad circuitum AC, hic tam inductor quam capacitor offerunt certam quantitatem impedimenti datam per:
Inductor conservat energiam electricam in forma energie magneticae et capacitor conservat energiam electricam in forma energie electrostaticae. Nullus ex his dissipat. Ulterius, est shift phase inter tensio et currentis.
Igitur quando consideramus totum circuitum constans ex resistor, inductore, et capacitore, existit quaedam differentia phase inter tensio fontis et currentis.
Cosinus huius differentiae phase vocatur factor potentiae electricus. Hic factor (-1 < cosφ < 1 ) repraesentat fractionem totius potentiae quae adhibetur ad faciendum opus utile.
Altera fractio potentiae electricae conservatur in forma energie magneticae vel electrostaticae in inductore et capacitore respective.
Totalis potentia in hoc casu est:
Hoc vocatur potentia apparente et eius unitas est VA (Volt-Amp) et denotatur per 'S'. Fractio huius totius potentiae electricae quae facit opus utile vocatur potentia activa. Denotamus illam per 'P'.
P = Potentia activa = Totalis potentia electrica.cosφ et eius unitas est watt.
Altera fractio potentiae vocatur potentia reactiva. Potentia reactiva nihil opus utile facit, sed requiritur ad opus activum faciendum. Denotamus illam per 'Q' et mathematica datur per:
Q = Potentia reactiva = Totalis potentia electrica.sinφ et eius unitas est VAR (Volt-Amp Reactiva). Haec potentia reactiva oscillat inter fontem et onus. Ut hoc melius intellegamus, omnes hae potentiae representantur in forma trianguli.
Mathematice, S2 = P2 + Q2, et factor potentiae electricus est potentia activa / potentia apparente.
Terminus factoris potentiae in circuitibus AC tantum apparet. Mathematica est cosinus differentiae phase inter tensio fontis et currentis. Refertur ad fractionem totius potentiae (potentiae apparentis) quae utilitur ad faciendum opus utile, nominata potentia activa.
Necessitas Melioramenti Factoris Potentiae
Potentia realis datur per P = VIcosφ. Currentis est inversus proportionis ad cosφ pro transferendo dato quantitati potentiae ad certam tensionem. Itaque maior factor potentiae, minor erit currentis fluens. Fluxus parvus currentis requirit aream sectionis transversalis conductorum minorem, et sic servat conductores et pecuniam.
Ex relatione superiore, videmus habere malum factor potentiae auget currentem fluens in conductore, et ita crescit perdita cupri. Magna decrescentia tensionis occurrunt in alternatore, transformatoribus electricis, et lineis transmissionis et distributionis – quae dant valde malam regulam tensionis.
Rating KVA machinarum quoque reducitur habendo maiorem factorem potentiae, secundum formulam:
Itaque, magnitudo et costus machinae quoque reducuntur.
Hoc est cur factor potentiae electricus debet manere proximus unitati – significanter est vilior.
Sunt tres principes methodi ad meliorandum factorem potentiae:
Banci Capacitorum
Condensatores Synchroni
Acceleratores Phasorum
Meliorare factorem potentiae significat reducere differentiam phase inter tensio et currentis. Cum major pars onerum sit naturae inductivae, requirent aliquam quantitatem potentiae reactivae ut functionent.
Capacitor vel banchus capacitorum installatus parallelum oneri praebet hanc potentiam reactivam. Actuant ut fons localis potentiae reactivae, et sic minor potentia reactiva fluit per lineam.
Banci capacitorum reducunt differentiam phase inter tensionem et currentis.
Condensatores synchroni sunt motrices synchronae tris phasales sine onere adfixo ad suum shaft.
Motor synchronus habet characteristica operandi sub quocunque factore potentiae progressivo, retardativo, vel unitate secundum excitationem. Pro oneribus inductivis, condenser synchronus connectitur ad latus oneris et est superexcitatus.
Condensatores synchroni faciunt eum agere ut capacitor. Ille attrahit currentem retardativum a supply vel suppeditat potentiam reactivam.
