Capitolul 11 ​​- Factorul de putere

Când apare nevoia de a corecta factorul de putere slab într-un sistem de alimentare cu curent alternativ, probabil că nu veți avea luxul de a cunoaște inductanța exactă a încărcăturii în henrys pe care să o utilizați pentru calculele dvs.

S-ar putea să aveți norocul de a avea un instrument numit metru factor de putere care să vă spună care este factorul de putere (un număr între 0 și 1) și puterea aparentă (care poate fi calculată luând un voltmetru citind în volți și înmulțind cu citirea unui ampermetru în amperi).

În circumstanțe mai puțin favorabile, poate fi necesar să utilizați un osciloscop pentru a compara formele de undă de tensiune și curent, măsurând defazarea în grade și calculând factorul de putere după cosinusul defazării respective.

Cel mai probabil, veți avea acces la un wattmetru pentru măsurarea puterii reale, a cărui citire o puteți compara cu un calcul al puterii aparente (din multiplicarea măsurătorilor de tensiune totală și curent total). Din valorile puterii adevărate și aparente, puteți determina puterea reactivă și factorul de putere.

Exemplu de problemă

Să facem un exemplu de problemă pentru a vedea cum funcționează: (Figura de mai jos)

putere

Wattmetrul citește adevărata putere; produsul citirilor voltmetrului și ampermetrului produce putere aparentă.

Cum se calculează puterea aparentă în kVA

În primul rând, trebuie să calculăm puterea aparentă în kVA. Putem face acest lucru înmulțind tensiunea de sarcină cu curentul de sarcină:

După cum putem vedea, 2.308 kVA este o cifră mult mai mare decât 1,5 kW, ceea ce ne spune că factorul de putere din acest circuit este destul de slab (substanțial mai mic de 1). Acum, calculăm factorul de putere al acestei sarcini împărțind adevărata putere la puterea aparentă:

Folosind această valoare pentru factorul de putere, putem trage un triunghi de putere și din aceasta se determină puterea reactivă a acestei sarcini: (Figura de mai jos)

Puterea reactivă poate fi calculată din puterea reală și puterea aparentă.

Cum se utilizează teorema lui Pitagora pentru a determina cantitatea de triunghi necunoscută

Pentru a determina cantitatea triunghiului necunoscut (puterea reactivă), folosim teorema lui Pitagora „înapoi”, având în vedere lungimea hipotenuzei (puterea aparentă) și lungimea laturii adiacente (puterea reală):

Cum se corectează factorul de putere cu un condensator

Dacă această sarcină este un motor electric sau majoritatea oricărei alte sarcini industriale de curent alternativ, va avea un factor de putere (inductiv) întârziat, ceea ce înseamnă că va trebui să îl corectăm cu un condensator de dimensiuni adecvate, conectat în paralel.

Acum, că știm cantitatea de putere reactivă (1.754 kVAR), putem calcula dimensiunea condensatorului necesară pentru a contracara efectele sale:

Rotunjind acest răspuns la 80 µF, putem plasa acea dimensiune a condensatorului în circuit și putem calcula rezultatele: (Figura de mai jos)

Condensatorul paralel corectează sarcina întârziată (inductivă).

Un condensator de 80 µF va avea o reactanță capacitivă de 33.157 Ω, oferind un curent de 7.238 amperi și o putere reactivă corespunzătoare de 1.737 kVAR (numai pentru condensator). Deoarece curentul condensatorului este de 180 o defazat de la contribuția inductivă a sarcinii la consumul de curent, puterea reactivă a condensatorului va scădea direct din puterea reactivă a sarcinii, rezultând:

Această corecție, desigur, nu va modifica cantitatea de putere reală consumată de sarcină, dar va avea ca rezultat o reducere substanțială a puterii aparente și a curentului total extras din sursa de 240 volți: (Figura de mai jos)

Triunghi de putere înainte și după corectarea condensatorului.

Noua putere aparentă poate fi găsită din valorile reale și noi ale puterii reactive, folosind forma standard a teoremei pitagoreice: