ضریب توان یا کسینوس فی، نسبت توان فعال (اکتیو) یا توان واقعی به توان ظاهری است. در مصرف کنندگان سه نوع توان شامل توان ظاهری (S)، توان اکتیو (P) و توان راکتیو (Q) تعریف شده است. توان اکتیو برابر با توان واقعی و توان بارهای مقاومتی است که با واحد وات W نشان داده می شود. توان راکتیو یک توان ساختگی است که برای مقایسه توان سلف و خازن تعریف می شود؛ و توان ظاهری مجموع برداری توان اکتیو و راکتیو است. اگر توان راکتیو خازن افزایش یابد، انرژی مورد نیاز برای شارژ و دشارژ آن افزایش می یابد، اما در نهایت اتلاف نمی شود. این توان با واحد KVAR نشان داده میشود.
ضریب توان چیست؟
در یک سیستم الکتریکی AC، ضریب توان نشان دهنده نسبت توان واقعی به توان ظاهری است که مقدار آن بین 0 و 1 است. توان واقعی در واقع بیانگر توانایی مصرف کننده برای تبدیل انرژی الکتریکی به اشکال دیگر انرژی است. در حالیکه توان ظاهری به دلیل تفاوت بین ولتاژ و جریان است. بسته به نوع بارها و مقدار توان راکتیو، توان ظاهری ممکن است بیشتر از توان واقعی باشد. در برخی از کاربردها، فی کسینوس نیز به جای عبارت ضریب توان استفاده می شود. ضریب توان کم در مدار باعث افزایش جریان در مدار و در نتیجه افزایش تلفات در مدار می شود. در واقع ضریب توان میزان کارایی و عملکرد موثر را نشان می دهد. هر چه ضریب توان بیشتر باشد، راندمان بالاتر است.
نحوه محاسبه ضریب توان
توان AC جاری در مصرف کننده دارای سه بعد است:
1. توان واقعی: با P نشان داده می شود و واحد آن وات است.
2.توان ظاهری: با S نشان داده می شود و واحد آن ولت آمپر است.
3.توان راکتیو: با Q نشان داده می شود و واحد آن ولت آمپر راکتیو میباشد.
حال با این روش می توان میزان ضریب توان را بدست آورد:
اگر شکل موج ها کاملاً سینوسی باشند، می توان P، Q و S را سه ضلع مثلث در نظر گرفت و بدین ترتیب، چنین نسبتی بین توان ها به دست می آید:
اصلاح ضریب توان تکنیکی است که برای خنثی کردن اثرات منفی بارهای راکتیو در شبکه AC استفاده می شود. در این تکنیک با استفاده از بارهای راکتیوی با ضریب توان برعکس بار وارد شده به شبکه اقدام به اصلاح ضریب توان یا نزدیک کردن هرچه بیشتر ضریب توان به عدد ۱ میکنند.
روشهای اصلاح ضریب توان
هدف از بهبود ضریب توان به طور کلی استفاده بهینه تر از برق، کاهش هزینه قبوض برق و کاهش تلفات انرژی است. سه راه اصلی برای اصلاح ضریب توان وجود دارد:
🟣بانک خازنی
🟣کندانسور سنکرون
🟣پیشانداز فاز
1.بانک خازنی
بهبود ضریب توان به معنای کاهش اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان است. از آنجایی که بیشتر بارها ماهیت القایی دارند، برای عملکرد خود به توان راکتیو نیاز دارند. در این روش یک خازن یا مجموعه ای از خازن ها که به موازات بار نصب شده اند توان راکتیو مورد نیاز بار القایی را تامین می کنند. آنها به عنوان یک منبع راکتیو داخلی عمل می کنند، بنابراین توان راکتیو کمتری از خط جریان می یابد و در نتیجه ضریب توان سیستم بهبود می یابد. توجه داشته باشید که با این روش اصلاح ضریب توان، میزان توان مصرفی بار کاهش نمی یابد؛ اما اما به دلیل کاهش توان راکتیو، توان ظاهری و در نتیجه کل جریان گرفته شده از منبع کاهش می یابد.
2.کندانسور سنکرون
این روش همچنین یک اتصال موازی جبرانسازهای سنکرون به بار است. جبرانسازهای سنکرون اساساً موتورهای سنکرون هستند که بدون بار کار می کنند. هنگامی که یک موتور سنکرون سه فاز بیش از حد گرم می شود، جریان پیشفاز میکشد و به عنوان خازن عمل می کند. بنابراین یک کندانسور سنکرون چیزی بیش از یک موتور سنکرون بیش از حد تحریک شده و بدون بار مکانیکی نیست. زمانی که کندانسور سنکرون تحریک میشود، بنابراین، توان راکتیو را از سیم جذب می کند. اما زمانیکه در وضعیت بیشتحریک قرار میگیرد، در ضریب توان پیشفاز عمل میکند و توان راکتیو تولید میکند، در نهایت به عنوان یک خازن رفتار میکند. یک بانک خازن ضریب توان را در مراحل گسسته تنظیم می کند، در حالی که یک کندانسور سنکرون تصحیح ضریب توان پیوسته را فراهم می کند.
3.پیشانداز فاز
پیشانداز فاز (Phase Advancers) یک محرک ای سی است که عمدتاً برای بهبود ضریب توان موتورهای القایی استفاده میشود. بر روی شفت موتور نصب میشوند و به مدار روتور موتور وصل میگردند، و آمپر باعث تحریک مدار روتور موتور القایی در فرکانس لغزشی می شود. در نتیجه می توان ضریب قدرت موتور القایی را از این طریق بهبود بخشید. می دانیم که سیم پیچ استاتور موتور القایی جریان پس فاز را از منبع می گیرد، بنابراین برای بهبود ضریب توان موتور القایی باید این جریان پس فاز را از منبع جایگزین تامین کنیم و جایگزینی برای پیش نمایش انداز فاز است.
نکات بااهمیت در رابطه با اهمیت ضریب توان
در بحث اصلاح ضریب توان بحث مالی بحث بسیار مهم است. مشتریان انتظار دارند که تجهیزاتی که خریداری می کنند؛ باعث شود تا آن ها فقط بابت توان کاری مصرف شده (اکتیو) هزینه پرداحت کنند و برای توان غیر کاری هزینه جداگانه ای نپردازند. بنابراین، تجهیزات الکتریکی باید بتوانند حداکثر ولتاژ و جریان را در هر زمان یکسان کنند. اگر ضریب توان کمتر از یک باشد به معنای افزایش هزینه برای کاربر است. علاوه بر موارد فوق، اثرات مهم دیگری نیز وجود دارد که تولیدکنندگان برق بارهای با ضریب توان بالاتر را ترجیح می دهند.
نیروگاه هایی که از انواع ماشین ها و محرک های الکتریکی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، نگهداری در حالت پایدار در هنگام تغذیه بارهای ضریب توان پایین دشوارتر است و میتواند باعث افزایش تصادفی گرما و اضافه بار برای ترانسفورماتورها و تجهیزات انتقال موجود در شبکه تولید بشوند. همچنین پایداری شبکه زمانی که بارهایی با ضریب توان دائمی پایین وجود دارد دشوارتر است.
✅سخن پایانی
ضریب توان نقش مهمی در افزایش یا کاهش مصرف انرژی ماهانه شما خواهد داشت. اگر متوجه شدید که ضریب قدرت ضعیفی دارید، به بهبود آن فکر کنید. فناوری اصلاح ضریب توان می تواند به این امر کمک کند. پس از این نصب، باید هزینه کمتری برای مصرف انرژی صرف کنید. علاوه بر این، دستگاه های الکتریکی اگر بیش از حد گرم نشوند، عمر طولانی تری خواهند داشت.
سوالات متداول
ضریب توان به چه معناست؟
در یک سیستم الکتریکی AC، ضریب توان نشان دهنده نسبت توان واقعی به توان ظاهری است که مقدار آن بین 0 و 1 است.
روشهای اصلاح ضریب توان کدامند؟
🟣بانک خازنی 🟣کندانسور سنکرون 🟣پیشانداز فاز