Vad är effektfaktor: Förbättring Formel och Definition

Vad är effektfaktor?

Inom elektrisk teknik definieras effektfaktorn (EF) för ett växelströmsnät som förhållandet mellan den arbetande effekten (mätt i kilowatt, kW) som upptäcks av belastningen och den synliga effekten (mätt i kilovoltampere, kVA) som flödar genom kretsen. Effektfaktorn är en dimensionslös siffra i det slutna intervallet -1 till 1.

Den "ideala" effektfaktorn är en (även känd som "enhet"). Detta inträffar när det inte finns någon reaktiv effekt genom kretsen, och därför är den synliga effekten (kVA) lika med den verkliga effekten (kW). En belastning med en effektfaktor på 1 är den mest effektiva laddningen av försörjningen.

Detta är dock inte realistiskt, och effektfaktorn kommer i praktiken att vara mindre än 1. Flera effektfaktorkorrektions-metoder används för att hjälpa till att öka effektfaktorn till denna idealiska tillstånd.

För att förklara detta bättre, låt oss ta ett steg tillbaka och prata om vad effekt är.

Effekt är kapaciteten att utföra arbete. Inom det elektriska området är elektrisk effekt mängden elektrisk energi som kan överföras till någon annan form (värme, ljus, etc) per tidsenhet.

Matematiskt sett är effektfaktorn produkten av spänningsfall över elementet och ström som flödar genom det.

Om vi först betraktar DC-kretsar, som endast har DC-spänningssällskap, beter sig induktorer och kondensatorer som kortslutningar respektive öppna kretsar i stillastående tillstånd.

Hela kretsen beter sig därför som en resistiv krets och hela den elektriska effekten utvecklas i form av värme. Här är spänningen och strömmen i samma fas och den totala elektriska effekten ges av:

Nu övergår vi till AC-kretsen, där både induktor och kondensator erbjuder en viss impedans given av:

Induktorn lagrar elektrisk energi i form av magnetisk energi och kondensatorn lagrar elektrisk energi i form av elektrostatisk energi. Ingen av dem dissiperas. Vidare finns det en fasförskjutning mellan spänning och ström.

När vi betraktar hela kretsen bestående av en motståndare, induktor och kondensator, finns det en viss fasforskjutning mellan källspänningen och strömmen.

Cosinus för denna fasforskjutning kallas den elektriska effektfaktorn. Denna faktor (-1 < cosφ < 1 ) representerar andelen av den totala effekten som används för att utföra nyttigt arbete.

Den andra andelen av den elektriska effekten lagras i form av magnetisk energi eller elektrostatisk energi i induktorn och kondensatorn respektive.

Den totala effekten i detta fall är:

Detta kallas synlig effekt och dess enhet är VA (Volt-Amp) och betecknas med 'S'. Andelen av denna totala elektriska effekt som utför vårt nyttiga arbete kallas aktiv effekt. Vi betecknar den med 'P'.

P = Aktiv effekt = Total elektrisk effekt.cosφ och dess enhet är watt.

Den andra andelen av effekten kallas reaktiv effekt. Reactiv effekt utför inget nyttigt arbete, men den krävs för att det aktiva arbetet ska kunna utföras. Vi betecknar den med 'Q' och matematiskt ges den av:

Q = Reactiv effekt = Total elektrisk effekt.sinφ och dess enhet är VAR (Volt-Amp Reactive). Denna reaktiv effekt oscillerar mellan källa och belastning. För att bättre förstå detta representeras alla dessa effekter i form av en triangel.

Matematiskt, S2 = P2 + Q2, och den elektriska effektfaktorn är aktiv effekt / synlig effekt.

Förbättring av effektfaktor

Terminen effektfaktor dyker upp endast i AC-kretsar. Matematiskt är det cosinus av fasforskjutningen mellan källspänningen och strömmen. Den hänvisar till andelen av den totala effekten (synlig effekt) som används för att utföra nyttigt arbete, vilket kallas aktiv effekt.

Behov av effektfaktorförbättring

• Den verkliga effekten ges av P = VIcosφ. Strömmen är omvänt proportionell mot cosφ för överföring av en given mängd effekt vid en viss spänning. Desto högre effektfaktor, desto lägre blir strömmen. En liten strömflöde kräver en mindre tvärsnittsarea av ledare, vilket sparar ledare och pengar.

• Enligt ovanstående relation ser vi att en dålig effektfaktor ökar strömmen i en ledare, vilket leder till att kopparförlusterna ökar. Ett stort spänningsfall inträffar i generatorn, elektriska transformer och överförings- och distributionslinjer – vilket ger mycket dålig spänningsreglering.

• KVA-förmågan hos maskiner minskas också genom att ha en högre effektfaktor, enligt formeln:

Därför minskar storleken och kostnaden för maskinen.

Det är därför som den elektriska effektfaktorn bör hållas nära enhet – det är betydligt billigare.

Metoder för effektfaktorförbättring

Det finns tre huvudsakliga sätt att förbättra effektfaktorn:

• Kondensatorbanker

• Synkrona kondensatorer

• Fasfördelare

Kondensatorbanker

Att förbättra effektfaktorn innebär att minska fasforskjutningen mellan spänning och ström. Eftersom de flesta belastningar är av induktiv natur, kräver de en viss mängd reaktiv effekt för att fungera.

En kondensator eller bank av kondensatorer installerade parallellt med belastningen tillhandahåller denna reativa effekt. De fungerar som en lokal källa till reaktiv effekt, vilket gör att mindre reaktiv effekt flyter genom linjen.

Kondensatorbanker minskar fasforskjutningen mellan spänningen och strömmen.

Synkrona kondensatorer

Synkrona kondensatorer är trefasade synkronmotorer utan last anslutna till deras axel.