Was ist Leistungsfaktor: Korrektur, Formel & Definition

Im Allgemeinen ist Macht die Fähigkeit, Arbeit zu erledigen. Im elektrischen Bereich ist elektrische Leistung die Menge an elektrischer Energie, die pro Zeiteinheit in eine andere Form (Wärme, Licht usw.) übertragen werden kann. Mathematisch ist es das Produkt aus Spannungsabfall über dem Element und durchfließendem Strom. Betrachtet man zunächst die Gleichstromkreise, die nur Gleichspannungsquellen haben, verhalten sich die Induktoren und Kondensatoren im stationären Zustand als Kurzschluss bzw. als Unterbrechung.

Daher verhält sich die gesamte Schaltung als Widerstandsschaltung und die gesamte elektrische Energie wird in Form von Wärme abgeführt. Hier sind Spannung und Strom in gleich Phase und die gesamte elektrische Leistung ist gegeben durch:

Kommen nun zum Wechselstromkreis, bieten sowohl Induktivität als auch Kondensator eine bestimmte Impedanz, die gegeben ist durch:

Der Induktor speichert elektrische Energie in Formder magnetischen Energie und des Kondensators speichert elektrische Energie in Form von elektrostatischer Energie. Keiner von ihnen zerstreut es. Ferner gibt es eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom.

Wenn wir also die gesamte Schaltung betrachten, die aus einem Widerstand, einer Induktivität und einem Kondensator besteht, gibt es eine gewisse Phasendifferenz zwischen der Quellenspannung und dem Strom.

Der Cosinus dieser Phasendifferenz wird aufgerufen elektrischer Leistungsfaktor. Dieser Faktor (-1 <cosφ <1) repräsentiert dieBruchteil der Gesamtleistung, die für die nützliche Arbeit benötigt wird. Der andere Anteil der elektrischen Energie wird in Form von magnetischer Energie oder elektrostatischer Energie in der Induktivität bzw. im Kondensator gespeichert.

Die Gesamtleistung beträgt in diesem Fall:

Dies wird als Scheinleistung bezeichnet und ihre Einheit ist VA (Volt Amp) und wird mit „S“ bezeichnet. Ein Bruchteil dieser gesamten elektrischen Leistung, die unsere nützliche Arbeit leistet, wird als Wirkleistung bezeichnet. Wir bezeichnen es als "P".

P = Wirkleistung = Gesamtstromleistung.cosφ und ihre Einheit ist Watt.

Der andere Teil der Leistung wird Blindleistung genannt. Die Blindleistung leistet keine nützliche Arbeit, aber es ist erforderlich, dass die aktive Arbeit ausgeführt wird. Wir bezeichnen es mit 'Q' und werden mathematisch gegeben durch:

Q = Blindleistung = elektrische Gesamtleistung.sinφ und seine Einheit ist VAR (Volt Amp Reactive). Diese Blindleistung schwankt zwischen Quelle und Last. Um dies besser zu verstehen, werden alle diese Kräfte in Form eines dargestellt Dreieck.

Power Factor Dreieck

Mathematisch ist S2 = P2 + Q2 und elektrischer Leistungsfaktor ist Wirkleistung / Scheinleistung.

Power Factor Verbesserung

Der Begriff Leistungsfaktor kommt im Bild ins SpielNur Wechselstromkreise. Mathematisch ist dies der Cosinus der Phasendifferenz zwischen Quellspannung und Strom. Es bezieht sich auf den Bruchteil der Gesamtleistung (Scheinleistung), der zur Ausführung der als Wirkleistung bezeichneten Nutzarbeit verwendet wird.

Notwendigkeit zur Verbesserung des Leistungsfaktors

  • Die Wirkleistung wird durch P = VIcosφ angegeben. Der elektrische Strom ist umgekehrt proportional zu cosφ, um eine bestimmte Leistungsmenge bei einer bestimmten Spannung zu übertragen. Je höher der Strom ist, desto fließender ist der Strom. Ein kleiner Stromfluss erfordert weniger Leiterquerschnitte und spart somit Leiter und Geld.
  • Aus der obigen Beziehung sehen wir schlechte MachtFaktor erhöht den Strom, der in einem Leiter fließt, und somit steigt der Kupferverlust. In der Lichtmaschine, dem elektrischen Transformator und der Übertragung tritt ein großer Spannungsabfall auf und Verteilerleitungen - was eine sehr schlechte Spannungsregelung ergibt
  • Die KVA-Bewertung von Maschinen wird auch durch einen höheren Leistungsfaktor gemäß der Formel verringert:

Daher die Größe und die Kosten der Maschine ist auch reduziert.

Deshalb elektrisch Der Leistungsfaktor sollte nahe bei Eins liegen - er ist erheblich billiger.

Methoden zur Verbesserung des Leistungsfaktors

Es gibt drei Möglichkeiten, den Leistungsfaktor zu verbessern:

  • Kondensatorbanken
  • Synchrone Kondensatoren
  • Phase Advancers

Kondensatorbanken

Die Verbesserung des Leistungsfaktors bedeutet, die Phase zu reduzierenDifferenz zwischen Spannung und Strom. Da die Mehrzahl der Lasten induktiver Art ist, benötigen sie eine gewisse Blindleistung, damit sie funktionieren.

Ein Kondensator oder eine Kondensatorbank, die parallel zur Last installiert ist, liefert diese Blindleistung. Sie dienen als Quelle für lokale Blindleistung, und daher fließt weniger Blindleistung durch die Leitung.

Kondensatorbatterien reduzieren die Phasendifferenz zwischen Spannung und aktuell.

Synchrone Kondensatoren

Synchronkondensatoren sind ein 3-Phasen-Synchronmotor, an dessen Welle keine Last angebracht ist.

Der Synchronmotor hat die Eigenschaften vonje nach Erregung mit einem beliebigen Leistungsfaktor arbeiten, der nacheilt, nacheilt oder eins wird. Bei induktiven Lasten ist ein Synchronkondensator zur Lastseite geschaltet und übererregt.

Bei synchronen Kondensatoren verhält es sich wie ein Kondensator. Es zieht den Nachlaufstrom aus der Versorgung oder liefert die Blindleistung.

Phase Advancers

Dies ist ein Wechselstromerreger, der hauptsächlich zur Verbesserung des PF eines Induktionsmotors verwendet wird.

Sie sind auf der Welle des Motors montiert undsind mit dem Rotorkreis des Motors verbunden. Er verbessert den Leistungsfaktor, indem erregende Amperewindungen bereitgestellt werden, um den erforderlichen Fluss bei der gegebenen Schlupffrequenz zu erzeugen.

Wenn die Amperewindungen zunehmen, kann außerdem der Betrieb mit dem führenden Leistungsfaktor durchgeführt werden.

Power Factor Berechnung

Im Berechnung des LeistungsfaktorsWir messen die Quellenspannung und den Stromverbrauch mit einem Voltmeter bzw. einem Amperemeter. Ein Wattmeter wird verwendet, um die Wirkleistung zu erhalten.

Nun kennen wir P = VIcosφ Watt

Daher können wir den elektrischen Leistungsfaktor erhalten.

Nun können wir die Blindleistung Q = VIsinφ VAR berechnen

Diese Blindleistung kann nun von dem Kondensator bereitgestellt werden, der parallel zur lokalen Last installiert ist. Die Blindleistung eines Kondensators kann nach folgender Formel berechnet werden:

WICHTIG: In Verbesserung des Leistungsfaktorsändert sich der Blindleistungsbedarf der Last nicht. Sie wird nur von anderen Geräten geliefert und reduziert damit die Quelle für die Bereitstellung der erforderlichen Blindleistung.

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