Powerfactor Explained
powerfactor Explained. In deze tutorial kijken we naar de vermogensfactor. We zullen leren wat is power factor, Wat is goed en slecht power factor, hoe om te vergelijken power factor, de oorzaken van power factor, waarom en hoe om power factor vast te stellen, evenals een aantal voorbeeldberekeningen om u te helpen leren elektrotechniek.
Scroll naar de onderkant om de gratis YouTube tutorial te bekijken
dus, wat is de arbeidsfactor?
de vermogensfactor is een eenheidsloos getal dat wordt gebruikt in wisselstroomcircuits, het kan worden gebruikt om te verwijzen naar een enkel apparaat zoals als inductiemotor of voor het elektriciteitsverbruik van een heel gebouw. In beide gevallen vertegenwoordigt het de verhouding tussen ware macht en schijnbare macht. De formule is PF = kW / KVA. Dus, wat betekent dit?
mijn favoriete analogie om dit uit te leggen is het gebruik van de bieranalogie.
we betalen voor een biertje per glas, maar in het glas zit zowel bier als schuim. Hoe meer bier we hebben, hoe minder schuim er is dus we krijgen een goede prijs-kwaliteitverhouding. Als er veel schuim is dan is er niet veel bier en krijgen we geen goede prijs-kwaliteitverhouding.
Het bier vertegenwoordigt ons ware vermogen of onze kW, kilowatt. Dit is het nuttige spul dat we willen en nodig hebben, dit is wat het werk doet.
het schuim vertegenwoordigt ons reactief vermogen of onze kvar, kilovolt-amps reactief. Dit is het nutteloze spul, er zal altijd wat zijn en we moeten ervoor betalen, maar we kunnen het niet gebruiken, dus we willen er niet te veel van. (het heeft eigenlijk een gebruik en doel, maar we zullen later zien waarom)
De combinatie van deze kW en kVAr is onze schijnbare macht of onze kVA. kilovolt-amps
De Powerfactorfactor is daarom de verhouding tussen het nuttige vermogen of het werkelijke vermogen in kW gedeeld door wat we in kVA moeten betalen. Het vertelt ons hoeveel waar voor ons geld we krijgen voor de stroom die we verbruiken.
als we heel kort ingaan op termen van elektrotechniek kunnen we dit zien uitgedrukt als een power triangle. In dit geval teken ik het als een leidende krachtfactor omdat het makkelijker te visualiseren is. Het bier of de ware macht is de aangrenzende lijn, dan hebben we het schuim dat het reactieve vermogen is aan de andere kant, dan voor de hypotenusa zijde, die de langste zijde is, hebben we de schijnbare macht, Dit is onder een hoek van de ware macht, de hoek staat bekend als theta.
naarmate het blindvermogen of het schuim toeneemt, neemt ook het schijnbare vermogen of kVA toe. We kunnen dan gebruik maken van trigonometrie om deze driehoek te berekenen, Ik zal niet in dit artikel als ik ben gewoon betrekking op de basis, dus we zullen gewoon zien de formules die u nodig hebt, maar we zullen een aantal berekeningen en werkte voorbeelden later in dit artikel.
als we kijken naar een typische elektriciteitsrekening voor woningen zien we meestal alleen een vergoeding voor de hoeveelheid kWh ‘ s die worden gebruikt omdat de vermogensfactor en het elektriciteitsverbruik zeer laag zullen zijn, dus de elektriciteitsbedrijven hebben de neiging om zich hier geen zorgen over te maken.
echter, op commerciële en industriële elektriciteitsfacturen, met name gebouwen met slimme of intervalelektriciteitsmeters, zullen we waarschijnlijk kosten en informatie zien voor de hoeveelheid gebruikte kW, kWh ‘s, kVA’ s en kVArh ‘ s. Met name in grote gebouwen zullen daar vaak ook kosten voor reactief vermogen worden aangerekend, maar dit hangt af van de elektriciteitsleverancier.
de reden dat ze hiervoor een boete in rekening brengen is omdat wanneer grote verbruikers slechte vermogensfactoren hebben, zij de stroom door het elektriciteitsnet verhogen en spanning veroorzaken dalingen die de distributiecapaciteit van de leveranciers verminderen en een domino-effect hebben voor andere klanten. Kabels zijn geclassificeerd om een bepaalde hoeveelheid stroom te verwerken die door hen stroomt. Dus als veel grote consumenten verbinden met slechte stroomfactoren, dan kunnen de kabels overbelasting, ze kunnen moeite hebben om te voldoen aan de vraag en de capaciteit overeenkomsten en geen nieuwe klanten in staat zijn om verbinding te maken totdat ze ofwel de kabels vervangen of installeren van extra kabels.
reactief vermogen ladingen komen voor wanneer de vermogensfactor van een gebouw onder een bepaald niveau daalt, dit niveau wordt gedefinieerd door de elektriciteitsleverancier, maar het begint meestal bij ongeveer 0,95 en lager.
een perfecte arbeidsfactor zou 1,0 zijn, maar in werkelijkheid is dit bijna onmogelijk te bereiken. We komen hier later op terug in de video.
in grote commerciële gebouwen zal de totale arbeidsfactor waarschijnlijk in de volgende categorieën liggen:
goede arbeidsfactor ligt over het algemeen tussen 1,0 en 0,95
slechte arbeidsfactor ligt tussen 0,95 en 0,85
slechte arbeidsfactor ligt onder 0,85.
commerciële kantoorgebouwen liggen meestal ergens tussen 0,98 en 0,92, industriële gebouwen kunnen zo laag zijn als 0,7. We zullen binnenkort kijken wat de oorzaak is.
als we twee inductiemotoren vergelijken, hebben beide een vermogen van 10kW en zijn aangesloten op een driefasige 415V 50 Hz voorraad. De ene heeft een vermogensfactor van 0,87 en de andere met een vermogensfactor van 0,92
beide motoren leveren 10kW werk, maar de eerste motor heeft een lagere vermogensfactor in vergelijking met de tweede, wat betekent dat we niet zoveel waar voor ons geld krijgen.
de eerste motor moet 11,5 kVA uit het elektriciteitsnet halen om het vermogen van 10 kw te leveren.
de tweede motor moet slechts 10,9 kVA uit het elektriciteitsnet halen om de 10kw aan vermogen te leveren.
Dit betekent dat de eerste motor 5,7 kVAr ’s heeft en de tweede motor slechts 4,3 kVAr’ s.
onthoud dat onze kW ‘ S het bier is dat het nuttige spul is. De kVAr ‘ s is het schuim, dat is het niet zo nuttige spul. De kVA is wat we gaan betalen voor en dat is de kW + de kVAr.
Hoe heb ik dit berekend?
voor kVA I gebruikte kW gedeeld door de vermogensfactor so 10 gedeeld door 0,87 om 11,5 kVA
voor kvar gebruikte ik de vierkantswortel van kva kwadraat Aftrekken kw kwadraat, dus vierkantswortel van 11,5 kva^2 min 10kw^2
kvar = vierkantswortel van Kva^2 – kW^2
we hadden ook de vermogensfactor uit de KW en KVA kunnen vinden met behulp van 10kw gedeeld door 11.5kVA
PF = kW/kVA
we hadden de kW uit de vermogensfactor en kVA kunnen vinden met behulp van 0,87 gedeeld door 11,5 kVA om 10
kW = PF x kVA
te krijgen dus wat veroorzaakt een slechte vermogensfactor?
in de meeste gevallen wordt de arbeidsfactor beïnvloed door inductieve belastingen.
als we een zuiver resistieve belasting hadden, zoals een elektrische resistieve verwarming, dan zouden de spannings-en stroomgolfvormen synchroon of zeer dichtbij. Ze zouden zowel hun maximum-en minimumpunt passeren en tegelijkertijd door de nulas gaan. De vermogensfactor in dit geval is 1 wat perfect is.
als we een fasordiagram zouden tekenen dan zouden de spanning en stroom parallel zijn, zodat alle energie uit de elektriciteitsvoorziening naar het werk gaat, in dit geval het creëren van warmte.
Als we een Inductieve belasting, zoals een inductie motor, de rollen magnetisch veld houdt de huidige en de resultaten in een fase verschuiving waar de spanning en de stroom wave vormen vallen synchroon met de huidige en dus het gaat door het nulpunt na de spanning, dit wordt aangeduid als de achterstand van de factor van de macht.
eerder in het artikel zei ik dat het schuim of kVAr nutteloos is, dat is niet helemaal waar, we hebben eigenlijk wat reactief vermogen nodig om het magnetische veld te creëren en te behouden dat de motor draait. Het reactieve vermogen wordt verspild in die zin dat we er geen werk van krijgen, maar er nog steeds voor moeten betalen, hoewel we het wel nodig hebben om het werk in de eerste plaats te kunnen doen. We hebben eerder besproken hoe inductiemotoren werken, Klik hier om die tutorial te zien.
als we een fasordiagram tekenen voor een puur inductieve belasting dan zal de stroom onder een hoek onder de spanningsleiding staan, wat betekent dat niet alle verbruikte elektriciteit werkt.
als we een puur capacitieve belasting namen, gebeurt het tegenovergestelde met de inductieve belasting. De spanning en stroom zijn uit fase, maar deze keer wordt de spanning tegengehouden. Dit veroorzaakt belangrijke machtsfactor. Opnieuw betekent dit dat niet alle elektriciteit wordt gebruikt om te werken, maar we moeten er toch voor betalen.
als we een phasordiagram tekenen voor een zuiver capacitieve belasting, dan zou de huidige lijn een hoek boven de spanningsleiding hebben staan zoals deze leidt.
correctie van een slechte vermogensfactor
Wat kunnen we doen om een slechte vermogensfactor en reactief vermogensladingen te corrigeren? In de meeste gevallen komen we achterblijvende vermogensfactor door inductieve belastingen tegen, maar we kunnen toonaangevende vermogensfactor tegenkomen.
om een slechte vermogensfactor te corrigeren, kunnen we condensatoren of inductoren aan het circuit toevoegen, waardoor de stroom weer in fase wordt gezet en de vermogensfactor dichter bij 1 komt. Als we een achterblijvende vermogensfactor hebben veroorzaakt door hoge inductieve belastingen in het circuit dan voegen we condensatoren toe, dit komt het meest voor. Als we een belangrijke vermogensfactor hebben veroorzaakt door hoge capacitieve belastingen dan voegen we een inductieve belasting toe aan het circuit. Deze moeten worden berekend en we zullen enkele voorbeeldberekeningen zien aan het einde van het artikel.
waarom een slechte vermogensfactor repareren?
Poor power factor betekent dat u meer stroom uit de elektriciteitsnetwerken moet halen om hetzelfde werk te doen, en de kabels moeten groter zijn, zodat het meer gaat kosten. Als de vermogensfactor te laag wordt dan kan de elektriciteitsleverancier u een boete of reactief vermogen in rekening brengen. Een slechte vermogensfactor kan verliezen veroorzaken in apparatuur zoals transformatoren en leidt tot hoge warmtewinsten. Het kan leiden tot spanningsdalingen en kan zelfs de levensverwachting van apparatuur in extreme scenario ‘ s verminderen.
Condensatorberekeningen voor powerfactorcorrectie
laten we kijken naar een vereenvoudigd voorbeeld van het berekenen van de grootte van een condensator om de vermogensfactor van een belasting te verbeteren. Het gebouw heeft een 3-fase stroomvoorziening en heeft een totale belasting van 50kW werk en heeft een vermogensfactor van 0,78 maar we willen dat het 0.96 is om boetes te vermijden.
momenteel heeft het gebouw een totale schijnbare vermogen (kva) waarde van 64,1 kVA en we vinden dat door gewoon duiken de kW (50kW) met de vermogensfactor van 0,78.
het heeft ook een reactief vermogen van 40.1 kVAr, we vinden dat door de vierkantswortel van de KvA^2 kwadraat te nemen en af te trekken van de kW^2 kwadraat. Dus neem de vierkantswortel van 64.1 kva kwadraat min 50kW kwadraat.
dan berekenen we wat de waarden zouden moeten zijn als we de arbeidsfactor van 0,96 hadden.
dus, ons schijnbare vermogen zou 52,1 kVA zijn, we vinden dat van 50kw gedeeld door 0,96 vermogen factor
dan vinden we ons reactief vermogen dat de vierkantswortel is van kva^2 kwadraat min KW kwadraat dus vierkantswortel van 52.1 kva^2 min 50kw^2 kwadraat wat ons 14.6 kvar geeft.
De condensator moet daarom het verschil maken tussen deze twee, dus 40.1 kvar min 14.6kVAr which equals 25.5kVAr capacitor. This is a simplified example, check with a supplier.