effektfaktor forklaret. I denne tutorial ser vi på magtfaktor. Vi lærer, hvad der er effektfaktor, hvad der er god og dårlig effektfaktor, hvordan man sammenligner effektfaktor, årsagerne til effektfaktor, hvorfor og hvordan man løser effektfaktor samt nogle eksempelberegninger, der hjælper dig med at lære elektroteknik.
Rul til bunden for at se den gratis YouTube-tutorial

så hvad er magtfaktor?

effektfaktor er et enhedsløst tal, der bruges i vekselstrømskredsløb, det kan bruges til at henvise til en strømfaktor, der bruges til at enkelt stykke udstyr såsom en induktionsmotor eller til elforbruget i en hel bygning. I begge tilfælde repræsenterer det forholdet mellem ægte magt og tilsyneladende magt. Formlen er PF = Kva / KVA. Så hvad betyder det?

min yndlingsanalogi til at forklare dette er at bruge ølanalogien.

Vi betaler for en øl ved glasset, men inde i glasset er der både øl og skum. Jo mere øl vi har, jo mindre skum er der, så vi får god værdi for pengene. Hvis der er meget skum, er der ikke meget øl, og vi får ikke god værdi for pengene.

ølet repræsenterer vores sande magt eller vores kva, kilovatts. Dette er de nyttige ting, vi ønsker og har brug for, det er det, der gør arbejdet.

skummet repræsenterer vores reaktive kraft eller vores kVAr, kilovolt-ampere reaktive. Dette er de ubrugelige ting, der vil altid være nogle, og vi skal betale for det, men vi kan ikke bruge det, så vi ikke vil have for meget af det. (det har faktisk en brug og formål, men vi vil se hvorfor senere)

kombinationen af disse kvar og kVAr er vores tilsyneladende magt eller vores kVA. kilovolt-ampere

effektfaktor er derfor forholdet mellem brugbar effekt eller sand effekt i kV divideret med det, vi har brug for, og det, vi har brug for, er, at vi har brug for at er tiltalt for i kVA. Så det fortæller os, hvor meget værdi for pengene vi får for den strøm, vi bruger.

hvis vi meget kort berører elektrotekniske termer, kan vi se dette udtrykt som en strømtrekant. I dette tilfælde tegner jeg det som en førende effektfaktor, da det er lettere at visualisere. Øl eller ægte kraft er den tilstødende linje, så har vi skummet, som er den reaktive effekt på det modsatte, så for hypotenusesiden, som er den længste side, har vi den tilsyneladende kraft, dette er i en vinkel fra den sande kraft, vinklen er kendt som theta.

når den reaktive effekt eller skummet øges, øges den tilsyneladende effekt eller kVA. Vi kunne derefter bruge trigonometri til at beregne denne trekant, jeg vil ikke i denne artikel, da jeg bare dækker det grundlæggende, så vi vil bare se de formler, du har brug for, men vi vil lave nogle beregninger og arbejdede eksempler senere i denne artikel.

Hvis vi ser på en typisk bolig elregning, vil vi typisk bare se et gebyr for mængden af KVH ‘ er brugt, fordi strømfaktoren og elforbruget vil være meget lavt, så elselskaberne har tendens til ikke at bekymre sig om dette.

på kommercielle og industrielle elfakturaer, især bygninger med smarte eller interval elmålere, vil vi sandsynligvis se afgifter og oplysninger for mængden af Kva, kVA ‘er, kVA’ er og kVArh ‘ er brugt. Især store bygninger vil ofte også se reaktive strømafgifter derinde, men det afhænger af elleverandøren.

grunden til, at de opkræver en straf for dette, er, at når store forbrugere har dårlige strømfaktorer, øger de strømmen gennem strømmen af strøm, der er forbundet med en elnet og forårsager spændingsfald, hvilket reducerer leverandørernes distributionskapacitet og har en knock on effekt for andre kunder. Kabler er klassificeret til at håndtere en vis mængde strøm, der strømmer gennem dem. Så hvis mange store forbrugere forbinder med dårlige strømfaktorer, så kan kablerne overbelaste, de kunne kæmpe for at imødekomme efterspørgsels-og kapacitetsaftaler, og ingen nye kunder vil være i stand til at oprette forbindelse, før de enten udskifter kablerne eller installerer yderligere kabler.

reaktive strømladninger opstår, når en bygnings effektfaktor falder under et bestemt niveau, dette niveau defineres af elleverandøren, men det starter typisk på omkring 0,95 og derunder.

en perfekt effektfaktor ville være 1,0, men i virkeligheden er det næsten umuligt at opnå. Vi vender tilbage til dette senere i videoen.

i store kommercielle bygninger vil den samlede effektfaktor sandsynligvis sidde i følgende kategorier

god effektfaktor er generelt mellem 1,0 og 0,95

dårlig effektfaktor er alt fra 0,95 og 0,85

dårlig effektfaktor er noget under 0,85.

kommercielle kontorbygninger er normalt et sted mellem 0,98 og 0,92, industribygninger kan være så lave som 0,7. Vi vil se på, hvad der forårsager dette inden for kort tid.

Hvis vi sammenligner to induktionsmotorer, har begge en udgang på 10 kg og er forbundet til en tre-motor effektfaktor, der er fase 415V 50hg forsyning. Den ene har en effektfaktor på 0,87 og den anden med en effektfaktor på 0,92

begge motorer leverer 10 kg arbejde, men den første motor har en lavere effektfaktor sammenlignet med den anden, hvilket betyder, at vi ikke får så meget værdi for pengene.

den første motor skal trække 11,5 kVA fra elnettet for at give 10 kg Strøm.

den anden motor skal trække kun 10,9 kVA fra elnettet for at give 10 kg Strøm.

det betyder, at den første motor har 5,7 kVAr ‘er, og den anden motor har kun 4,3 kVAr’ er. KVAr ‘ erne er skummet, det er de ikke så nyttige ting. KVA er det, vi skal betale for, og det er kva + kVAr.

Hvordan beregner jeg dette?

for kVA brugte jeg kva divideret med effektfaktor så 10 divideret med 0,87 for at få 11.5 kva

Kva = Kva / PF

for kvar brugte jeg kvadratroden af kva kvadreret subtrahere kva kvadreret, så kvadratroden af 11.5 kva^2 minus 10kva^2

kvar = kvadratroden af kva^2 – kva^2

vi kunne også have fundet effektfaktoren fra kVA og kva ved hjælp af 10kva divideret med 11.5kVA

PF = kva

vi kunne have fundet kva fra effektfaktoren og kVA ved hjælp af 0,87 divideret med 11,5 kVA for at få 10

kva

så hvad forårsager dårlig effektfaktor?

i de fleste tilfælde påvirkes effektfaktoren af induktive belastninger.

hvis vi havde en rent restiv belastning som en elektrisk restivvarmer, dannes spændingen og strømbølgen ville være synkroniseret eller meget tæt. De ville begge passere deres maksimale og minimale punkt og passere gennem nulaksen på samme tid. Effektfaktoren i dette tilfælde er 1, hvilket er perfekt.

Hvis vi tegnede et fasordiagram, ville spændingen og strømmen være parallel, så al den energi, der trækkes fra elforsyningen, går i arbejde, i dette tilfælde skaber varme.

hvis vi tog en induktiv belastning som en induktionsmotor, holder spolerne magnetfeltet tilbage strømmen og resultaterne af en induktionsmotor, der i et faseskift, hvor spændings-og strømbølgeformerne falder ud af synkronisering med strømmen, og så passerer den gennem nulpunktet efter spændingen, kaldes dette tilbagestående effektfaktor.

tidligere i artiklen sagde jeg, at skummet eller kVAr er ubrugeligt, det er ikke helt sandt, vi har faktisk brug for en reaktiv kraft til at skabe og vedligeholde magnetfeltet, der roterer motoren. Den reaktive kraft spildes i den forstand, at vi ikke får noget arbejde fra det, men stadig skal betale for det, selvom vi har brug for det for at kunne udføre arbejdet i første omgang. Vi dækkede, hvordan induktionsmotorer fungerer tidligere, Klik her for at se den tutorial.

Hvis vi tegnede et fasordiagram for en rent Induktiv belastning, vil strømmen være i en vinkel under spændingsledningen, hvilket betyder, at ikke al den forbrugte elektricitet gør arbejde.

hvis vi tog en rent Kapacitiv belastning, sker det modsatte med den induktive belastning. Spændingen og strømmen er ude af fase undtagen denne gang spændingen holdes tilbage. Dette medfører førende effektfaktor. Igen betyder det, at ikke al elektricitet bruges til at udføre arbejde, men vi skal betale for det uanset.

Hvis vi tegnede et fasordiagram for en rent Kapacitiv belastning, ville den aktuelle linje være i en vinkel over spændingslinjen, da den fører.

korrigering af dårlig effektfaktor

Hvad kan vi gøre for at korrigere dårlig effektfaktor og reaktive strømladninger? I de fleste tilfælde støder vi på tilbagestående effektfaktor forårsaget af induktive belastninger, men vi kan støde på førende effektfaktor.

for at korrigere dårlig effektfaktor kan vi tilføje kondensatorer eller induktorer til kredsløbet, som vil justere strømmen tilbage i fase og bringe effektfaktoren tættere på 1. Hvis vi har en tilbagestående effektfaktor forårsaget af høje induktive belastninger i kredsløbet, tilføjer vi kondensatorer, dette er mest almindeligt. Hvis vi har en førende effektfaktor forårsaget af høje kapacitive belastninger, tilføjer vi en induktiv belastning til kredsløbet. Disse skal beregnes, og vi vil se nogle eksempelberegninger i slutningen af artiklen.

Hvorfor lave dårlig effektfaktor?

dårlig effektfaktor betyder, at du skal trække mere strøm fra elnetene for at gøre det samme arbejde, og at du ikke har brug for kablerne skal være større, så det kommer til at koste mere. Hvis strømfaktoren bliver for lav, kan elleverandøren muligvis opkræve et strafgebyr eller en reaktiv strømafgift. Dårlig effektfaktor kan forårsage tab i udstyr som transformere og fører til høje varmegevinster. Det kan føre til spændingsfald og kan endda reducere udstyrets forventede levetid i ekstreme scenarier.

Kondensatorberegninger til effektfaktorkorrektion

lad os se på et forenklet eksempel på beregning af størrelsen på en kondensator for at forbedre effektfaktoren for en belastning. Bygningen har en 3-faset strømforsyning og har en samlet belastning på 50 kg arbejde og har en effektfaktor på 0,78, men vi ønsker, at den skal være 0,96 for at undgå strafafgifter.

i øjeblikket har bygningen en samlet tilsyneladende effekt (kVA) værdi på 64,1 kVA, og vi finder det ved blot at dykke kva (50 kV) med effektfaktoren på 0,78.

Det har også en reaktiv effekt på 40,1 kVAr, vi finder det ved at tage kvadratroden af kVA^2 kvadreret og trække den fra Kva^2 kvadreret. Så tag kvadratroden af 64,1 kVA kvadreret minus 50kv kvadreret.

så beregner vi, hvad værdierne skal være, hvis vi havde effektfaktoren på 0,96.

så vores tilsyneladende effekt ville være 52.1 kVA, vi finder det fra 50 kg divideret med 0,96 effektfaktor

så finder vi vores reaktive effekt, som er kvadratroden af kva^2 kvadreret minus kva kvadreret så kvadratroden af 52,1 kva^2 minus 50 KV^2 kvadreret, hvilket giver os 14,6 kvar.

kondensatoren skal derfor udgøre forskellen mellem disse to så 40,1 kVAr minus 14.6kVAr which equals 25.5kVAr capacitor. This is a simplified example, check with a supplier.