Pag-unawa sa power factor at kung paano ito nakakaapekto sa iyong mga singil sa enerhiya

Bukod sa kaligtasan at pagiging maaasahan, maraming iba pang mga layunin kasama ang kahusayan ay dapat na hinabol sa disenyo at pagpapatupad ng mga electrical system. Ang isa sa mga hakbang sa kahusayan sa isang sistemang elektrikal ay ang kahusayan kung saan binabago ng system ang enerhiya na natatanggap nito sa kapaki-pakinabang na gawain. Ang kahusayan na ito ay ipinahiwatig ng isang bahagi ng mga electrical system na kilala bilang Power Factor. Ang kapangyarihan kadahilanan ay nagpapahiwatig kung magkano ang kapangyarihan ay aktwal na ginagamit upang maisagawa ang mga kapaki-pakinabang na trabaho sa pamamagitan ng isang pag-load at kung magkano ang kapangyarihan ito ay "pag-aaksaya". Bilang walang halaga sa tunog ng pangalan nito, ito ay isa sa mga pangunahing kadahilanan sa likod ng mataas na singil sa kuryente at mga pagkabigo sa kuryente.

Upang mailarawan nang maayos ang power factor at ang praktikal na kahalagahan nito, mahalagang i-refresh ang iyong memorya tungkol sa iba't ibang uri ng mga de-koryenteng pag-load at mga bahagi ng Lakas na umiiral.

Mula sa pangunahing mga klase sa kuryente, ang mga karga sa kuryente ay karaniwang may dalawang uri;

Mga Resistive Load
Mga reactive Load

1. Mga Resistive Load

Mga resistive load, tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan ng mga kargang ito ay binubuo ng mga pulos na resistive na elemento. Para sa ganitong uri ng mga pag-load (isinasaalang-alang ang mga perpektong kondisyon), ang lahat ng kapangyarihan na ibinibigay dito ay nawala para sa trabaho dahil sa ang katunayan na ang kasalukuyang nasa phase na may boltahe. Ang isang mahusay na halimbawa ng mga resistive load ay may kasamang mga maliwanag na bombilya at baterya.

Ang sangkap ng kuryente na nauugnay sa mga resistive load ay tinutukoy bilang Aktwal na Lakas. Ang Tunay na Lakas na ito ay tinatawag din kung minsan bilang Working Power, True Power o Real Power. Kung bago ka sa lakas ng AC at nalilito sa lahat ng mga form na ito, inirerekumenda na basahin ang tungkol sa mga pangunahing kaalaman ng AC upang maunawaan kung paano gumagana ang AC power.

2. Mga reaktibong pag-load

Ang mga reaktibo na pag-load sa kabilang banda, ay medyo mas kumplikado. Habang nagdudulot sila ng isang pagbagsak ng boltahe at kumukuha ng kasalukuyang mula sa mapagkukunan, hindi sila nag-aalis ng kapaki-pakinabang na lakas tulad ng dahil ang lakas na iginuhit nila mula sa supply ay hindi gumagana. Ito ay dapat bayaran sa likas na katangian ng Reactive Load.

Ang mga reaktibong pag-load ay maaaring maging capacitive o Inductive. Sa mga inductive load, ang lakas na iginuhit ay ginagamit sa pagse-set up ng magnetic flux nang walang direktang gawain na isinagawa habang para sa capacitive load, ang kapangyarihan ay ginagamit sa pagsingil ng capacitor at hindi direktang paggawa ng trabaho. Sa gayon ang lakas na natanggal sa mga reaktibo na naglo-load ay tinukoy bilang Reaktibong lakas. Ang mga reaktibo na pag-load ay nailalarawan sa kasalukuyang nangungunang (Mga pag-load ng Capacitive) o pagkahuli (Inductive load) sa likod ng boltahe, tulad nito, isang pagkakaiba-iba ng bahagi na karaniwang mayroon sa pagitan ng kasalukuyan at ng boltahe.

Ang dalawang graph sa itaas ay kumakatawan sa isang Inductive at Capacitive load kung saan ang Lakas ng kadahilanan ay nahuhuli at humahantong ayon sa pagkakabanggit. Ang mga pagkakaiba-iba sa dalawang uri ng pagkarga na ito ay humantong sa pagkakaroon ng tatlong mga sangkap ng kuryente sa mga sistemang elektrikal, lalo;

Tunay na Kapangyarihan
Reaktibong Lakas
Maliwanag na Kapangyarihan

1. Tunay na Kapangyarihan

Ito ang lakas na nauugnay sa mga resistive load. Ito ang sangkap ng kuryente na nawala sa pagganap ng aktwal na trabaho sa mga electrical system. Mula sa pag-init hanggang sa pag-iilaw, atbp., Ipinapahiwatig ito sa Watts (W) (kasama ang mga multiplier, kilo, Mega, atbp.) At simbolikong kinakatawan ng letrang P.

2. Reaktibong Lakas

Ito ang lakas na nauugnay sa mga reaktibo na pag-load. Bilang isang resulta ng pagkaantala sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang sa mga reaktibo na pag-load, ang enerhiya na iginuhit sa reaktibo, (alinman sa capacitive o inductive) ay hindi gumagawa ng trabaho. Ito ay tinukoy bilang Reactive power at ang unit nito ay Volt-Ampere Reactive (VAR).

3. Malinaw na Kapangyarihan

Karaniwang mga sistemang elektrikal ay binubuo ng parehong resistive at inductive load, isipin ang tungkol sa iyong mga ilaw na bombilya at heater para sa mga resistive load, at kagamitan na may mga motor, compressor, atbp bilang mga inductive load. Kaya sa isang sistemang elektrikal, ang Total Power ay isang kombinasyon ng aktwal at reaktibo na mga sangkap ng kuryente, ang kabuuang lakas na ito ay tinatawag din bilang Malinaw na Lakas.

Ang maliwanag na kapangyarihan ay ibinibigay ng kabuuan ng Tunay na lakas at reaktibong lakas. Ang yunit nito ay volt-amps (VA) at kinakatawan sa matematika ng equation;

Maliwanag na Lakas = Tunay na Lakas + Reaktibong lakas

Sa Mga ideal na sitwasyon, ang aktwal na lakas na nawala sa isang elektrikal na sistema ay karaniwang mas malaki kaysa sa reaktibong lakas. Ipinapakita ng imahe sa ibaba ang diagram ng vector na iginuhit gamit ang tatlong Mga Component ng Lakas

Ang vector diagram na ito ay maaaring mabago sa power triangle tulad ng ipinakita sa ibaba.

Ang Power factor ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng pagkuha ng anggulong theta (ϴ) na ipinakita sa itaas. Narito ang theta ang anggulo sa pagitan ng Tunay na Lakas at Malinaw na Lakas. Pagkatapos, pagsunod sa panuntunan sa cosine (Katabi ng hypotenuse), ang factor factor ng kuryente ay maaaring matantya bilang ratio ng aktwal na lakas sa maliwanag na lakas. Ang mga formula upang makalkula ang Power Factor ay ibinibigay sa ibaba

PF = Aktwal na Lakas / Maliwanag na Lakas o PF = Cosϴ

Ang paglalagay ng magkatabi na ito sa equation para sa pagtukoy ng maliwanag na lakas, madaling makita na ang isang pagtaas ng reaktibong lakas (pagkakaroon ng isang mataas na bilang ng mga reaktibo na pag-load), ay humahantong sa isang pagtaas ng maliwanag na lakas at isang mas malaking halaga para sa anggulo ϴ, kung saan sa huli ay nagreresulta sa isang mababang factor ng kuryente kapag nakuha ang cosine (cos ϴ) na ito. Sa gilid na pitik, ang pagbawas sa mga reaktibo na karga (reaktibong lakas) ay humahantong sa isang nadagdagan na kadahilanan ng kuryente, na nagpapahiwatig ng mataas na kahusayan sa mga system na may mas kaunting reaktibo na pag-load at kabaliktaran. Ang halaga ng Power Factor ay palaging nasa pagitan ng halaga ng 0 at 1, mas malapit ito sa isa mas mataas ang magiging kahusayan ng system. Sa India ang ideyal na halaga ng factor factor ay itinuturing na 0.8. Ang unit ng power factor ay walang unit.

Kahalagahan ng Power Factor

Kung ang halaga ng factor ng kuryente ay mababa ibig sabihin nito, ang enerhiya mula sa mains ay nasasayang dahil ang isang malaking bahagi nito ay hindi ginagamit para sa makabuluhang gawain. Ito ay sapagkat ang karga dito ay kumokonsumo ng mas maraming reaktibong kapangyarihan kumpara sa totoong lakas. Naglalagay ito ng isang pilay sa sistema ng panustos na nagdudulot ng labis na karga sa sistema ng pamamahagi dahil kapwa ang totoong lakas na kinakailangan ng pag-load at ang reaktibong lakas na ginamit upang masiyahan ang mga reaktibong pag-load ay iginuhit mula sa system.

Ang pilit na ito at "pag-aaksaya" ay karaniwang humahantong sa malaking singil sa kuryente para sa mga mamimili (lalo na ang mga consumer sa industriya) habang kinakalkula ng mga kumpanya ng utility ang pagkonsumo sa mga tuntunin ng maliwanag na kapangyarihan, tulad nito, nagtatapos sila sa pagbabayad para sa lakas na hindi ginamit upang makamit ang anumang "makahulugang" trabaho. Ang ilang mga kumpanya ay pagmultahin din ang kanilang mga mamimili kung gumuhit sila ng mas maraming reaktibong lakas dahil nagdudulot ito ng labis na karga sa system. Ang multa na ito ay ipinataw upang mabawasan ang mababang kadahilanan ng kuryente na sanhi ng pag-load na ginagamit sa mga industriya.

Kahit na sa mga sitwasyon kung saan ang kapangyarihan ay ibinibigay ng mga tagabuo ng kumpanya, ang pera ay nasayang sa mas malaking mga generator, mas malalaking sukat na mga kable, atbp na kinakailangan upang magbigay ng lakas kapag ang isang mahusay na bilang nito ay masasayang lamang. Upang mas maunawaan ito, isaalang-alang ang halimbawa sa ibaba

Ang isang pabrika na nagpapatakbo ng isang 70kW na pag-load ay maaaring matagumpay na pinalakas ng isang Generator / Transformer at mga cable na na-rate para sa 70 kVA kung ang pabrika ay nagpapatakbo na may isang kadahilanan ng kuryente na 1. Ngunit, kung ang kadahilanan ng kuryente ay bumaba sa 0.6 pagkatapos kahit na may parehong pag-load ng Ang 70KW, isang mas malaking generator o transpormer na na-rate para sa 116.67 kVA (70 / 0.6) ay kinakailangan, dahil ang generator / transpormer ay kailangang magbigay ng karagdagang lakas para sa reaktibo na pag-load. Bukod sa mabibigat na pagtaas ng mga kinakailangan sa kuryente na ito, ang laki ng mga kable na ginamit ay kailangan ding dagdagan, na humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa gastos ng kagamitan at pagtaas ng pagkawala ng kuryente bilang isang resulta ng paglaban kasama ang mga conductor. Ang parusa para dito ay lumalagpas sa mataas na singil sa kuryente sa ilang mga bansa, dahil ang mga kumpanya na may mahinang kadahilanan ng kuryente ay karaniwang pinamulta ng malaking halaga upang hikayatin ang pagtuwid.

Pagpapabuti ng Power Factor

Sa lahat ng nasabi, sasang-ayon ka sa akin na mas may katuturan sa pang-ekonomiya na maitama ang mahinang salik ng kuryente kaysa sa patuloy na pagbabayad ng malalaking singil sa kuryente, lalo na para sa malalaking industriya. Tinatantiya din na higit sa 40% sa mga singil sa kuryente ang maaaring makatipid sa mga malalaking industriya at mga planta ng pagmamanupaktura kung ang kadahilanan ng kuryente ay naitama at pinapanatiling mababa.

Bukod sa pagbawas ng gastos para sa mga mamimili, ang pagpapatakbo ng isang mahusay na sistema ay nag-aambag sa pangkalahatang pagiging maaasahan at kahusayan ng grid ng kuryente, dahil ang mga kumpanya ng utility ay maaaring mabawasan ang mga pagkalugi sa mga linya at gastos ng pagpapanatili habang nakakaranas din ng pagbawas sa dami ng mga transformer at katulad na suporta sa imprastraktura na kinakailangan para sa kanilang operasyon.

Kinakalkula ang Power Factor para sa iyong Load

Ang unang hakbang sa pagwawasto ng kadahilanan ng kuryente ay ang pagtukoy ng kadahilanan ng kuryente para sa iyong karga. Maaari itong magawa ng;

1. Kinakalkula ang reaktibong lakas gamit ang mga detalye ng reaktibo ng pagkarga

2. Natutukoy ang totoong lakas na natatanggal ng pagkarga at pinagsasama ito sa maliwanag na lakas upang makuha ang factor ng kuryente.

3. Ang paggamit ng power factor meter.

Ang metro ng kadahilanan ng kuryente ay kadalasang ginagamit dahil nakakatulong ito upang madaling makuha ang kadahilanan ng kuryente sa malalaking pag-setup ng system, kung saan ang pagtukoy ng mga detalye ng reaksyon ng pagkarga at ang totoong lakas na nawala, ay maaaring maging isang mahirap na ruta.

Sa nalalaman na kadahilanan ng kuryente maaari mo ring ituloy upang iwasto ito, ayusin ito hangga't maaari sa 1.n Ang Inirekumenda na kadahilanan ng kuryente ng mga kumpanya ng supply ng kuryente, ay karaniwang nasa pagitan ng 0.8 at 1 at maaari lamang itong makamit kung nagpapatakbo ka ng halos pulos resistive load o ang inductive reactance (load) sa system ay katumbas ng capacitance reactance dahil pareho silang magkakansela.

Dahil sa ang katunayan na ang paggamit ng mga inductive load ay isang mas karaniwang sanhi para sa mababang kadahilanan ng kuryente, lalo na sa mga setting ng industriya (dahil sa paggamit ng mabibigat na motor atbp), ang isa sa pinakasimpleng pamamaraan ng pagwawasto ng factor ng kuryente ay sa pamamagitan ng pagkansela ng inductive reactance sa pamamagitan ng paggamit ng correction capacitors na nagpapakilala sa capacitive reactance sa system.

Ang mga capacitor ng factor ng pagwawasto ng kuryente ay kumikilos bilang isang reaktibong kasalukuyang generator, na kinokontra / na-offsetting ang kuryente na "nasayang" ng mga inductive load. Gayunpaman, maingat na pagsasaalang-alang sa disenyo ay kailangang gawin kapag isinasama ang mga capacitor na ito sa mga pag-setup upang matiyak ang makinis na pagpapatakbo ng mga kagamitan tulad ng variable speed drive at isang mabisang balanse sa gastos. Nakasalalay sa pasilidad, at pamamahagi ng pagkarga, ang disenyo ay maaaring binubuo ng mga nakapirming halaga ng capacitor na naka-install sa mga inductive point point o awtomatikong pagwawasto ng mga capacitor bank na naka-install sa mga bus bar ng mga distribusyon na panel para sa isang sentralisadong pagwawasto na karaniwang mas epektibo sa malalaking system.

Ang paggamit ng mga capacitor ng factor ng pagwawasto ng kuryente sa mga pag-setup ay mayroong mga kabiguan, lalo na kapag hindi ginagamit ang tamang mga capacitor o hindi maayos na dinisenyo ang system. Ang paggamit ng mga capacitor ay maaaring makabuo ng ilang maikling panahon ng "sobrang boltahe", kapag naka-on, na maaaring makaapekto sa wastong paggana ng kagamitan tulad ng variable speed drive, na sanhi upang paalisin sila nang paulit-ulit o pasabog ang mga piyus sa ilan sa mga capacitor. Gayunpaman, maaaring malutas ito sa pamamagitan ng pagsubok na magsagawa ng mga pagsasaayos sa pagkakasunud-sunod ng switching control, sa kaso ng mga speed drive o pag-aalis ng mga harmonic na alon sa kaso ng mga piyus.

Unity Power Factor at kung bakit hindi ito praktikal

Kapag ang halaga ng iyong Power factor ay katumbas ng 1, kung gayon ang power factor ay sinabi na pagkakaisa power factor. Maaaring maging kaakit-akit na makuha ang pinakamainam na kadahilanan ng kuryente ng 1, ngunit halos imposibleng makamit ito dahil sa ang katunayan na walang sistema na tunay na perpekto. Sa diwa walang pagkarga ay pulos resistive, capacitive o inductive. Ang bawat pagkarga ay binubuo ng ilan sa mga elemento ng iba pa gaano man ito kaliit, tulad ng karaniwang tipong napagtatanto na saklaw ng kadahilanan ng kuryente ay karaniwang hanggang sa 0.9 / 0.95. Nalaman na namin ang tungkol sa mga katangiang parasitiko ng mga elemento ng RLC sa aming ESR at ESL na may mga artikulo sa Capacitors.

Ang kadahilanan ng kuryente ay isang nagpapasiya kung gaano kahusay ang iyong paggamit ng enerhiya at kung magkano ang babayaran mo sa mga singil sa kuryente (lalo na para sa mga industriya). Sa pamamagitan ng extension, ito ay pangunahing nag-aambag sa gastos sa pagpapatakbo at maaaring ang salik na iyon sa likod ng nabawasan na mga margin ng kita na hindi mo pa binibigyang pansin. Ang pagpapabuti ng factor ng kuryente ng iyong sistemang elektrikal ay maaaring makatulong na mabawasan ang mga bayarin sa kuryente at matiyak na ang pagganap ay na-maximize.