Розрахунок коефіцієнта потужності Фактор потужності Підручник з електроніки
Розділ 11 - Коефіцієнт потужності
Як було згадано раніше, кут цього "трикутника потужності" графічно вказує відношення між величиною розсіяної (або спожитої) потужності та величиною поглинаної/поверненої потужності.
Це також буває таким самим кутом, як і імпеданс ланцюга в полярній формі. Виражаючись часткою, це співвідношення між справжньою потужністю та видимою потужністю називається коефіцієнтом потужності для цієї схеми.
Оскільки справжня потужність та видима потужність утворюють сусідню та гіпотенузну сторони прямокутного трикутника відповідно, відношення коефіцієнта потужності також дорівнює косинусу цього фазового кута. Використовуючи значення з останнього прикладу схеми:
Слід зазначити, що коефіцієнт потужності, як і всі вимірювання коефіцієнта, є безрозмірною величиною.
Значення коефіцієнта потужності
Для чисто резистивної схеми коефіцієнт потужності дорівнює 1 (ідеально), оскільки реактивна потужність дорівнює нулю. Тут трикутник потужності мав би вигляд горизонтальної лінії, оскільки протилежна сторона (реактивна потужність) мала б нульову довжину.
Для чисто індуктивної схеми коефіцієнт потужності дорівнює нулю, оскільки справжня потужність дорівнює нулю. Тут трикутник потужності виглядав би вертикальною лінією, оскільки сусідня (справжня потужність) сторона мала б нульову довжину.
Те саме можна сказати і про суто ємнісну схему. Якщо в ланцюзі відсутні дисипативні (резистивні) компоненти, тоді справжня потужність повинна дорівнювати нулю, роблячи будь-яку потужність в ланцюзі чисто реактивною.
Трикутник потужності для чисто ємнісної схеми знову буде вертикальною лінією (спрямований вниз, а не вгору, як це було для чисто індуктивної схеми).
Значення фактора потужності
Коефіцієнт потужності може бути важливим аспектом, який слід враховувати в ланцюзі змінного струму, оскільки будь-який коефіцієнт потужності менше 1 означає, що проводка ланцюга повинна нести більше струму, ніж було б потрібно з нульовим реактивним опором в ланцюзі, щоб доставити таку ж кількість (правда ) потужність до резистивного навантаження.
Якби наш останній приклад ланцюга був суто резистивним, ми змогли б подавати навантаження 169,256 Вт до тих самих 1,410 ампер струму, а не лише 119,365 Вт, які він зараз розсіює з тією ж поточною величиною.
Поганий коефіцієнт потужності створює неефективну систему подачі електроенергії.
Поганий коефіцієнт потужності
Поганий коефіцієнт потужності можна виправити, як це не парадоксально, додавши до ланцюга ще одне навантаження, отримуючи рівну і протилежну величину реактивної потужності, щоб усунути ефекти індуктивного реактивного опору навантаження.
Індуктивний опір можна скасувати лише за допомогою ємнісного реактивного опору, тому ми повинні додати конденсатор паралельно до нашого прикладу схеми як додаткове навантаження.
Ефект цих двох протилежних реактивних реакцій паралельно полягає у приведенні загального імпедансу ланцюга до його повного опору (щоб кут фази імпедансу був рівним або, принаймні, ближчим, до нуля).
Оскільки ми знаємо, що (некорегована) реактивна потужність становить 119,998 VAR (індуктивна), нам потрібно розрахувати правильний розмір конденсатора, щоб отримати однакову кількість (ємнісної) реактивної потужності.
Оскільки цей конденсатор буде знаходитися безпосередньо паралельно джерелу (відомої напруги), ми будемо використовувати формулу потужності, яка починається від напруги та реактивного опору:
Давайте використаємо округлене значення конденсатора 22 мкФ і подивимося, що відбувається з нашою ланцюгом: (Малюнок нижче)