Разумевање фактора снаге и како он утиче на ваше рачуне за енергију

Поред сигурности и поузданости, у дизајнирању и примени електричних система треба тежити и неколико других циљева, укључујући ефикасност. Једна од мера ефикасности у електричном систему је ефикасност којом систем трансформише енергију коју добија у користан рад. Ову ефикасност указује компонента електричних система позната као фактор снаге. Фактор снаге показује колико енергије се тренутно користи за обављање користан рад од оптерећења и колико снаге је "расипање". Колико год његово име звучало тривијално, један је од главних фактора који стоји иза високих рачуна за струју и нестанка струје.

Да бисте могли правилно описати фактор снаге и његов практични значај, важно је освежити своју меморију о различитим врстама електричних оптерећења и компонентама напајања које постоје.

Од основних класа електричне енергије, електрична оптерећења су обично две врсте;

Отпорни терети
Реактивне оптерећења

1. Отпорни терети

Отпорна оптерећења, како и само име говори, састоје се од чисто отпорних елемената. За ову врсту оптерећења (узимајући у обзир идеалне услове) сва снага која му се испоручује расипа се за рад због чињенице да је струја у фази са напоном. Добар пример отпорних оптерећења укључују сијалице са жарном нити и батерије.

Компонента снаге повезана са отпорним оптерећењима назива се стварна снага. Ова стварна снага се понекад назива и радна снага, истинска снага или стварна снага. Ако сте нови у напајању наизменичном струјом и осећате се збуњено са свим овим таласним облицима, препоручује се да прочитате основе наизменичне струје да бисте разумели како функционише наизменична струја.

2. Реактивна оптерећења

С друге стране, реактивна оптерећења су мало сложенија. Иако узрокују пад напона и црпе струју из извора, они не расипају корисну снагу као такву, јер снага коју црпе из напајања не делује. Ово је заслуга за природу реактивног оптерећења.

Реактивна оптерећења могу бити капацитивна или индуктивна. У индуктивним оптерећењима, потрошена снага се користи за подешавање магнетног флукса без икаквог директног рада, док се за капацитивна оптерећења снага користи за пуњење кондензатора, а не за директно стварање рада. Тако расипана снага у реактивним оптерећењима назива се реактивна снага. Реактивна оптерећења карактеришу водећа струја (Капацитивна оптерећења) или заостајање (Индуктивна оптерећења) иза напона, као таква обично постоји фазна разлика између струје и напона.

Горња два графикона представљају индуктивно и капацитивно оптерећење где фактор снаге заостаје, односно води. У варијације у ове две врсте оптерећења доводи до постојања три компоненте струје у електричним системима, односно;

Стварна снага
Реактивна снага
Привидна снага

1. Стварна снага

Ово је снага повезана са отпорним оптерећењима. То је компонента снаге која се расипа на обављање стварних послова у електричним системима. Од загревања до осветљења итд. Изражава се у ватима (В) (заједно са својим мултипликаторима, кило, мега, итд.) И симболично представља слово П.

2. Реактивна снага

Ово је снага повезана са реактивним оптерећењима. Као резултат кашњења између напона и струје у реактивним оптерећењима, енергија повучена у реактивној, (капацитивној или индуктивној) не даје никакав рад. Означава се као реактивна снага и његова јединица је Волт-Ампере реактивна (ВАР).

3. Привидна снага

Типични електрични системи састоје се од отпорних и индуктивних оптерећења, замислите своје сијалице и грејаче за отпорна оптерећења, као и опрему са моторима, компресорима итд. Као индуктивна оптерећења. Тако је у електричном систему укупна снага комбинација стварне и реактивне компоненте снаге, та укупна снага се назива и привидна снага.

Привидна снага дата је збиром стварне снаге и реактивне снаге. Његова јединица су волт-појачала (ВА) и математички представљена једначином;

Привидна снага = стварна снага + реактивна снага

У идеалним ситуацијама стварна снага која се расипа у електричном систему је обично већа од јалове снаге. Слика доле приказује векторски дијаграм нацртан помоћу три компоненте напајања

Овај векторски дијаграм се може трансформисати у трокут снаге као што је приказано доле.

Фактор снаге се може израчунати добијањем горе приказаног угла тхета (ϴ). Овде је тхета угао између стварне моћи и привидне моћи. Затим, следећи косинусно правило (Суседно над хипотенузом), фактор снаге се може проценити као однос стварне снаге и привидне снаге. У формуле за израчунавање снаге фактор је наведен у наставку

ПФ = стварна снага / привидна снага или ПФ = Цосϴ

Стављајући ово упоредо са једначином за одређивање привидне снаге, лако је уочити да пораст реактивне снаге (присуство великог броја реактивних оптерећења) доводи до повећања привидне снаге и веће вредности за угао ϴ, који на крају резултира малим фактором снаге када се добије његов косинус (цос ϴ). Са друге стране, смањење реактивног оптерећења (реактивне снаге) доводи до повећаног фактора снаге, што указује на високу ефикасност у системима са мање реактивног оптерећења и обрнуто. Вредност фактора снаге увек ће бити између вредности 0 и 1, што се више приближава једном, већа ће бити ефикасност система. У Индији се сматра да је идеална вредност фактора снаге 0,8. Вредност фактора снаге нема јединицу.

Значај фактора снаге

Ако је вредност фактора снаге ниска, то значи да се енергија из мреже троши, јер се њен велики део не користи за смислен рад. То је зато што овде оптерећење троши више реактивне снаге у поређењу са стварном снагом. То представља оптерећење система напајања које узрокује преоптерећење дистрибутивног система, јер ће се из система црпити и стварна снага потребна за оптерећење и реактивна снага која се користи за задовољавање реактивних оптерећења.

Ово напрезање и „расипање“ обично доводи до огромних рачуна за електричну енергију за потрошаче (посебно индустријске потрошаче), јер комунална предузећа рачунају потрошњу у виду привидне снаге, као таква, на крају плаћају за енергију која није коришћена за постизање било каквог „значајног“ посла. Неке компаније такође кажњавају своје потрошаче ако црпе више реактивне снаге јер то доводи до преоптерећења система. Ова казна се изриче тако да се смањи фактор ниске снаге који узрокује оптерећења која се користе у индустрији.

Чак и у ситуацијама када електричну енергију дају генератори компаније, новац се троши на веће генераторе, каблове веће величине итд. Потребне за напајање када ће се добар део потрошити. Да бисте ово боље разумели, размотрите пример у наставку

Фабрику која ради са оптерећењем од 70кВ може успешно напајати генератор / трансформатор и каблови снаге 70 кВА ако фабрика ради са фактором снаге 1. Али, ако фактор снаге падне на 0,6, онда чак и са истим оптерећењем од 70КВ, биће потребан већи генератор или трансформатор снаге 116,67 кВА (70 / 0,6), јер ће генератор / трансформатор морати да испоручи додатну снагу за реактивно оптерећење. Поред овог великог пораста захтева за снагом, требало би повећати и величину употребљених каблова, што би довело до значајног повећања трошкова опреме и повећаних губитака снаге као резултат отпора дуж проводника. Казна за ово превазилази високе рачуне за струју у неким земљама, јер компаније са лошим фактором снаге обично добијају новчане казне како би подстакле исправљање.

Побољшање фактора снаге

Уз све речено, сложићете се са мном да је економски логичније исправити лоши фактор снаге него наставити плаћати огромне рачуне за струју, посебно за велике индустрије. Такође се процењује да се преко 40% на рачунима за електричну енергију може уштедети у огромним индустријама и производним погонима ако се фактор снаге коригује и одржава на ниском нивоу.

Поред смањења трошкова за потрошаче, управљање ефикасним системом доприноси укупној поузданости и ефикасности електричне мреже, јер су комунална предузећа у стању да смање губитке у водовима и трошкове одржавања, а истовремено имају и смањење количине трансформатора и слична инфраструктура подршке потребна за њихово пословање.

Израчунавање фактора снаге за ваше оптерећење

Први корак у исправљању фактора снаге је одређивање фактора снаге за ваше оптерећење. То може учинити;

1. Израчунавање јалове снаге помоћу детаља реактанције терета

2. Одређивање стварне снаге коју расипа оптерећење и комбиновање са привидном снагом да би се добио фактор снаге.

3. Употреба мерача фактора снаге.

Мерач фактора снаге се углавном користи, јер помаже да се лако добије фактор снаге у великим системским поставкама, где одређивање детаља реактанције оптерећења и стварне распршене снаге може бити тежак пут.

Са познатим фактором снаге, можете да наставите да га исправљате, прилагођавајући га што је могуће ближе 1.нПрепоручени фактор снаге код компанија за снабдевање електричном енергијом је обично између 0,8 и 1, а то се може постићи само ако користите скоро потпуно отпорно оптерећење или индуктивна реактанца (оптерећење) у систему једнака је реактанцији капацитивности јер ће се оба међусобно поништити.

С обзиром на чињеницу да је употреба индуктивних оптерећења чешћи узрок фактора мале снаге, посебно у индустријским окружењима (због употребе тешких мотора итд.), Један од најједноставнијих начина исправљања фактора снаге је поништавањем индуктивна реактанца употребом корекционих кондензатора који у систем уносе капацитивну реактанцију.

Кондензатори за корекцију фактора снаге делују као генератор реактивне струје, супротстављајући / компензујући снагу која се „троши“ индуктивним оптерећењима. Међутим, приликом уметања ових кондензатора у поставке треба пажљиво размотрити дизајн како би се осигурао несметан рад са опремом попут погона са променљивом брзином и ефективна равнотежа са трошковима. У зависности од објекта и расподеле оптерећења, дизајн би могао да садржи кондензаторе фиксне вредности инсталиране на тачкама индуктивног оптерећења или банке кондензатора са аутоматском корекцијом инсталиране на сабирницама разводних панела за централизовану корекцију која је обично исплативија у великим системима.

Употреба кондензатора за корекцију фактора снаге у поставкама има и својих лоших страна, посебно када се не користе прави кондензатори или систем није правилно дизајниран. Употреба кондензатора може произвести кратак период „пренапона“, када је укључен, што би могло утицати на правилно функционисање опреме попут погона променљиве брзине, узрокујући њихово прекидно искључивање или прегоревање осигурача на неким кондензаторима. То би се, међутим, могло решити покушајем подешавања редоследа управљања пребацивањем, у случају погона брзине или уклањањем хармонских струја у случају осигурача.

Унити Повер Фацтор и зашто то није практично

Када је вредност вашег фактора снаге једнака 1, тада се каже да је фактор снаге јединствени фактор снаге. Можда би било примамљиво добити оптимални фактор снаге 1, али готово је немогуће постићи га због чињенице да ниједан систем заиста није идеалан. У том смислу ниједно оптерећење није искључиво отпорно, капацитивно или индуктивно. Свако оптерећење садржи неке елементе другог, без обзира колико је мали, јер је такав типичан опсег фактора снаге који је могуће остварити обично до 0,9 / 0,95. О овим паразитским својствима РЛЦ елемената већ смо сазнали у нашим ЕСР и ЕСЛ чланцима са кондензаторима.

Фактор снаге је одредница колико добро користите енергију и колико плаћате рачуне за електричну енергију (посебно за индустрију). У продужетку, он главни доприноси оперативним трошковима и могао би бити онај фактор који стоји иза смањених профитних маржи на који нисте обраћали пажњу. Побољшање фактора снаге вашег електричног система може да помогне у смањењу рачуна за електричну енергију и обезбеди максималан учинак.