A teljesítménytényező a legfontosabb tényező a elektromos energia villamosenergia-hálózatban. Ha a teljesítménytényező jó vagy magas (egység), akkor azt mondhatjuk, hogy hatékonyabban használják az elektromos energiát egy energiaellátó rendszerben. Mivel a teljesítménytényező gyenge vagy csökken, az elektromos energia felhasználásának hatékonysága csökken az energiaellátó rendszerben. A gyenge teljesítménytényezőt vagy a teljesítménytényező csökkenését különféle okok okozzák. Tehát a teljesítménytényező javításához különféle teljesítménytényező-korrekciós technikák léteznek. A teljesítménytényező-korrekció a teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorok segítségével a legjobb és leghatékonyabb módszer a különböző teljesítménytényező-korrekciós módszerekhez. De elsősorban tudnunk kell, hogy mi a teljesítménytényező, a teljesítménytényező kiszámítása és a teljesítménytényező korrekciója.
Mi az a teljesítménytényező?
A teljesítménytényezőt különféle kifejezésekkel írhatjuk le, nevezhetjük az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény arányának, és meghatározhatjuk a feszültség és az áram közötti szög koszinuszaként. Közötti szög koszinusa feszültség és áram tekinthető (nem szinusz, érintő vagy kotangens szög), mert a feszültség vagy áram fázisvázlatát veszik figyelembe a teljesítményháromszögből.
Teljesítménytényező kiszámítása
Megbeszéltük, hogy az energiaellátó rendszer hatékonysága a teljesítménytényezőtől és az energia hatékony használatának javításától függ teljesítmény egy villamosenergia-rendszerben javítani kell a teljesítménytényezőt. De előtte ismernünk kell a villamosenergia-rendszer teljesítménytényezőjét, vagyis ismerni kell a teljesítménytényező számítását. A teljesítménytényező kiszámítása a tápfeszültség és a terhelési áram közötti szög felhasználásával vezethető le, az ábrán látható módon.
A tápfeszültség és a terhelési áram közötti szög
A teljesítménytényező mindig -1 és +1 közötti zárt intervallumban fekszik. A teljesítménytényező kiszámítása teljesítmény-háromszög segítségével végezhető el, az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény közötti szög koszinuszát tényezőnek tekintjük, és megegyezik a tápfeszültség és terhelési áram.
Szög az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény között
Tehát, ha a tápfeszültség és a terhelőáram, illetve az aktív és a látszólagos teljesítmény közötti szög csökken, akkor ennek a szögnek a koszinusa nő, ami a teljesítménytényezőt szinte egységessé teszi. Ez azt jelzi, hogy a villamos energia mennyire hatékony az energiarendszerben. Valójában az egység teljesítménytényezője gyakorlatilag nem lehetséges a kapacitív és induktív terhelések miatt, amelyek vezetést vagy lemaradást okoznak. Így a teljesítménytényező javításához a használat érdekében elektromos erő hatékonyan különböző teljesítménytényező-korrekciós technikák léteznek.
Ebben a cikkben korábban megvitattuk, hogy a teljesítménytényező kiszámítása elvégezhető a tápfeszültség és a terhelőáram, illetve az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény közötti szög felhasználásával. Ha figyelembe vesszük a teljesítmény egyenletét, akkor a teljesítménytényező számítását a következőképpen lehet elvégezni.
A következő egyenletekben S-látszólagos teljesítmény, Q-reaktív teljesítmény és P-aktív teljesítmény. Az ezen erők által alkotott hatalmi háromszög az ábrán látható.
Teljesítménytényező és teljesítményháromszög
A terhelések táplálásához használt tényleges teljesítményt aktív teljesítménynek (P) nevezzük, és a következőképpen adjuk meg
Aktív teljesítmény
A látszólagos teljesítmény (S) a pillanatnyi teljesítmény-oszcilláló komponens nagysága VA-ban vagy KVA-ban mérve, és a következőképpen fejezhető ki
Látszólagos erő
A meddő teljesítmény és tárolt energia az áramellátó rendszerben arányosak egymással, és VAR-ban vagy KVAR-ban mérik. Most a teljesítménytényező kiszámítása kifejezhető
Teljesítménytényező
A teljesítménytényezőt (PF) elmozdulási teljesítménytényezőnek (DPF) is nevezik.
Az egyfázisú teljesítménytényező és a háromfázisú teljesítménytényező számítása az alábbiak szerint adható meg, amelyeket levonunk az egyfázisú és a háromfázisú teljesítményszámítási egyenletekből.
Az egyfázisú teljesítménytényező a következő
Egyfázisú teljesítménytényező számítása
Ahol teljesítmény-kW, feszültség-volt és áram-amper.
A háromfázisú teljesítményszámításból levezetett három teljesítménytényező
Háromfázisú teljesítménytényező számítása (vonalról feszültségre)
Ahol a teljesítmény-kW, a vezetéktől a feszültségig terjedő feszültség és az amperáram.
Háromfázisú teljesítménytényező számítása (egyenes és semleges feszültség)
Ahol a teljesítmény-kW, a vezetéktől a feszültségig terjedő feszültség és az amperáram.
Teljesítménytényező korrekció
A teljesítménytényező kiszámítása után, ha jó, akkor azt mondják, hogy az elektromos energiát hatékonyan használják az energiaellátó rendszerben. De ha a teljesítménytényező kiszámítása gyenge teljesítménytényezőt ad, akkor a teljesítményhatékonyság korrekciójára van szükség a rendszer hatékonyságának javításához. Különféle okai vannak, mint pl induktív terhelések (indukciós generátorok, indukciós motorok, nagy intenzitású kisülőlámpák és így tovább), amelyek miatt a teljesítménytényező befolyásolódik.
Tehát a teljesítménytényező korrekciója javítja az energiaellátó rendszer feszültségszintjét, csökkenti a veszteséget, amely növeli a rendszer kapacitását, kiküszöböli a teljesítménytényező büntetését, csökkenti a maximális aktív teljesítmény igényét, ezáltal csökkenti a közüzemi díjakat. Különböző módszerek léteznek a teljesítménytényező korrekciójára (a tápfeszültség és a terhelőáram közötti szög csökkentése, ezáltal a teljesítménytényező értékének növelése az egység felé), például a teljesítménytényező korrekciója a teljesítménytényező korrekciós kondenzátorokkal, a szinkron, a szűrő és az aktív erősítő teljesítménytényező korrekcióval.
Teljesítménytényező javítása teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorokkal
Teljesítménytényező korrekciós kondenzátorok
A teljesítménytényező javítható teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorokkal, a kondenzátorok tulajdonságának felhasználásával, vagyis egy vezető teljesítménytényezővel, amely csökkentheti az induktív terhelések által a teljesítménytényezőre gyakorolt hatást. Mivel az induktív terhelés induktív reaktanciája a teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorok kapacitív reaktanciájának felhasználásával törölhető. Különböző típusú teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorok léteznek, mint például az ABB teljesítménytényező-korrekciós kondenzátorok, fix teljesítmény-tényező-korrekciós kondenzátorok és automatikus teljesítmény-tényező-korrekciós kondenzátorok, amelyeket tipikusan a teljesítmény-tényező korrekciójára használnak.
Ebben a cikkben megvitattuk a teljesítménytényező számítását, de tudod-e, hogyan kell kiszámítani az ellenállást ellenállás színkódja ? Ismeri az online ellenállások kalkulátorát és az Ohm törvény számológépét?
