اصلاح ضریب قدرت چیست؟
اصلاح ضریب قدرت چیست؟
اصلاح فاکتور قدرت از خازنهای متصل موازی برای مخالفت با اثرات عناصر القایی و
کاهش تغییر فاز بین ولتاژ و جریان استفاده می کند.
اصلاح فاکتور قدرت روشی است که از خازن ها برای کاهش جز component توان راکتیو
مدار AC برای بهبود کارایی و کاهش جریان استفاده می کند.
هنگام کار با مدارهای جریان مستقیم (DC) ، توان تلف شده توسط بار متصل ب
ه سادگی به عنوان محصول ولتاژ DC برابر جریان DC محاسبه می شود ،
یعنی V * I ، داده شده در وات (W).
برای یک بار مقاومتی ثابت ، جریان تقریباً متناسب با ولتاژ اعمال شده است
بنابراین توان الکتریکی تلف شده توسط بار مقاومت ، خطی خواهد بود.
اما در مدار جریان متناوب (AC) وضعیت کمی متفاوت است زیرا راکتانس بر رفتار مدار تأثیر می گذارد.
برای یک مدار AC ، توان تلف شده در وات در هر لحظه از زمان برابر با حاصلضرب ولت و آمپر دقیقاً در همان لحظه است ،
این به این دلیل است که ولتاژ AC (و جریان) سینوسی است بنابراین به طور مداوم در هر دو اندازه و
جهت با زمان با سرعت تعیین شده توسط فرکانس منبع. در مدار DC قدرت متوسط به سادگی V * I است ،
اما قدرت متوسط مدار AC همان مقدار نیست که بسیاری از بارهای AC دارای عناصر القایی هستند ،
مانند سیم پیچ ، سیم پیچ ، ترانسفورماتور و غیره. جایی که جریان با ولتاژ تا حدودی از فاز خارج می شود و
در نتیجه توان واقعی پراکنده شده در وات کمتر از ولتاژ و جریان است.
زیرا در مدارهای حاوی مقاومت و واکنش ، زاویه فاز (Θ) بین آنها نیز باید در نظر گرفته شود.
اصلاح ضریب قدرت چیست؟
ما در آموزش در مورد شکل موج سینوسی دیدیم
که زاویه فاز (∠Θ) زاویه ای در درجه الکتریکی است که جریان آن از ولتاژ عقب است.
برای یک بار کاملاً مقاومتی ، ولتاژ و جریان “در فاز” هستند زیرا هیچ راکتیانی وجود ندارد.
با این حال ، برای یک مدار متناوب حاوی یک سلف ، سیم پیچ یا برقی یا شکل دیگری از بار القایی ،
راکتانس القایی (XL) آن باعث ایجاد یک زاویه فاز با جریان عقب مانده از ولتاژ ۹۰ درجه می شود.
بنابراین هر دو مقاومت (R) و واکنش گرای القایی (XL) وجود دارد که هر دو در اهم ارائه می شود ،
با اثر ترکیبی به نام امپدانس.
بنابراین امپدانس ، که با حرف بزرگ Z نشان داده می شود ،
مقدار حاصله است که در اهم به دلیل اثر ترکیبی مقاومت مدارها و واکنش را نشان می دهد.
مدار سری RL را در زیر در نظر بگیرید.
مدار سری RL 
از آنجا که این یک مدار سری است ، بنابراین جریان باید در هر دو مقاومت و سلف مشترک باشد
بنابراین ولتاژ روی.مقاومت کاهش می یابد ، VR با جریان سری “در فاز” است
در حالی که افت ولتاژ روی سلف ، VL “منجر می شود “جریان توسط ۹۰o (ELI)
در نتیجه ولتاژ افتاده روی مقاومت بر روی بردار جریان قرار می گیرد زیرا هر دو بردار در فاز هستند ،
در حالی که ولتاژ توسعه یافته در سراسر سیم پیچ سلف در جهت
عمودی کشیده می شود به دلیل ولتاژ منجر به جریان ۹۰ درجه.
بنابراین نمودار بردار رسم شده برای هر جز component ، بردار جریان را به عنوان مرجع خود
با دو بردار ولتاژ که با توجه به موقعیت آنها رسم شده است ، نشان می دهد.
نمودارهای برداری R و L
اصلاح ضریب قدرت چیست؟ 
ولتاژ مقاومت VR در امتداد محور افقی یا “واقعی” و ولتاژ سلف VL در محور عمودی یا “محور خیالی” رسم می شود.
به منظور یافتن ولتاژ حاصل از VS توسعه یافته در مدار متصل سری ،
باید دو بردار مجزا را با استفاده از جریان به عنوان مرجع با هم ترکیب کنیم.
ولتاژ بردار حاصل را به راحتی می توان با استفاده از
قضیه فیثاغورس یافت زیرا ترکیبی از VR و VL مثلث زاویه قائم را تشکیل می دهد
همانطور که در زیر نشان داده شده است.
نمودار Phasor برای مدار سری RL
مجموع بردار VR و VL نه تنها دامنه VS را به دلیل معادله فیثاغورس به ما می دهد: V2 S = V2 R + V2 L و
همچنین زاویه فاز حاصل (∠Θ) بین VS و i ، بنابراین می توانیم از هر یک از توابع مثلثات استاندارد سینوس ،
کسینوس و تانژانت برای یافتن آن استفاده کنیم.
اصلاح فاکتور قدرت مثال شماره ۱
یک مدار سری RL متشکل از مقاومت ۱۵Ω و یک سلف است که دارای راکتانس القایی ۲۶Ω است.
اگر جریان ۵ آمپر در اطراف مدار جریان داشته باشد ، تنظیم کنید:
۱) ولتاژ تغذیه.
۲) زاویه فاز بین ولتاژ تغذیه و جریان مدار.
۳) نمودار مرحله ای حاصل را رسم کنید.
۱) ولتاژ تغذیه VS
ما می توانیم این جواب ۱۵۰ ولت را با استفاده از امپدانس های مدار به صورت زیر بررسی کنیم:
۲) زاویه فاز Θ با استفاده از توابع مثلثات عبارت است از:
۳) نمودار مرحله ای نشان دهنده VS
ولتاژ محاسبه شده روی مقاومت (قطعه واقعی) ۷۵ ولت بود در حالیکه ولتاژ تولید شده
روی سلف (جز component خیالی) ۱۳۰ ولت بود.
واضح است که مجموع ۷۵ ولت بعلاوه ۱۳۰ ولت برابر با ۲۰۵ ولت است که به مراتب بیشتر از ۱۵۰ ولت محاسبه شده است.
این به دلیل این واقعیت است که مقدار ۱۵۰ ولت نشان دهنده جمع فازور است.
با دانستن افت ولتاژ و امپدانس های منفرد می توانیم این مقادیر را به مقادیری تبدیل کنیم
که نشان دهنده توان مصرفی ، واقعی یا خیالی در مدار باشد.
برق در مدار سری RL
اصلاح ضریب قدرت چیست؟
در یک مدار حاوی راکتانس ، جریان ، بسته به خازنی بودن یا القایی بودن راکتانس ،
ولتاژ را یا هدایت یا تا حدی تأخیر می کنم.
به توان مصرف شده توسط مقاومت در وات “توان واقعی” گفته می شود بنابراین نماد “P” (یا W) به آن داده می شود
وات همچنین می تواند به صورت I2R محاسبه شود ، جایی که R مقاو مت کل مدار است.
با این حال ، برای محاسبه مقدار توان واقعی بر حسب ولتاژ rms و جریان rms (Vrms * Irms) ،
ما همچنین باید این مقادیر را در کسینوس زاویه فاز ضرب کنیم ، یعنی cosTH:
Real Power, P = V*I cos(Θ)
از آنجا که ، همانطور که در بالا مشاهده کردیم ، ولتاژ و جریان برای یک مقاومت “در فاز” هستند ،
بنابراین زاویه فاز صفر (۰) است ، بنابراین به ما cos (0) = 1 می دهد.
بنابراین ضرب V * I * 1 بنابراین همان مقدار قدرت واقعی را با استفاده از I2R به ما بدهید.
سپس با استفاده از مثال سیم پیچ ما در بالا ، توان تلف شده توسط مقاومت ۱۵Ω برابر است:
PR = I۲R = 5۲x 15 = 375 watts
که همان:
PR = VR*I cos(Θ) = 75 x 5 x cos(0) = 375 watts
هنگامی که ولتاژ و جریان با یکدیگر “خارج از فاز” هستند زیرا مدار حاوی راکتانس است ،
با توجه به واحدهای ولت آمپر (VA) به جای وات ، محصول V * I “قدرت آشکار” نامیده می شود.
ولت آمپر نماد “S” دارد. برای یک مدار القایی کاملاً جریان ولتاژ را ۹۰ درجه عقب می اندازد
بنابراین توان بازدارنده برای یک بار القایی به این صورت داده می شود:
V * I cos (+ 90o) که تبدیل می شود: V * I * 0 واضح است که در این صورت هیچ قدرتی توسط یک القا مصرف نمی شود ،
بنابراین هیچ اتلاف برق وجود ندارد ، بنابراین PL = 0 وات.
اما برای نشان دادن وجود این قدرت بدون وات در مدار AC ، ب
ه آن ولتاژ آمپرس راکتیو (VAR) می گویند و نماد “Q” به آن داده می شود.
بنابراین ولتاژ آمپری راکتیو یا به عبارت دیگر “توان راکتیو” برای یک مدار القایی از نماد QL استفاده می کند.
شباهت ، برای یک مدار کاملاً خازنی جریان ولتاژ را تا ۹۰ درجه هدایت می کند ،
قدرت واکنش دهنده برای یک بار خازنی به این صورت داده می شود: V * I cos (-90o) که دوباره می شود: V * I * 0.
واضح است که در آن زمان و مانند قبل ، هیچ انرژی مصرفی توسط یک خازن وجود ندارد
بنابراین از دست دادن برق به عنوان PC = 0 وات وجود ندارد.
بنابراین برای نشان دادن اینکه این توان واتلس در مدار خازنی وجود دارد ،
به آن ولتاژ آمپر خازنی راکتیو گفته می شود و نماد QC به آن داده می شود.
در اینجا توجه داشته باشید که توان راکتیو یک خازن منفی تعریف شده و منجر به -CC می شود.
بنابراین دوباره با استفاده از مثال ما در بالا ، توان راکتیو جریان در داخل و
خارج از سلف با سرعت تعیین شده توسط فرکانس به شرح زیر است:
QL = I۲XL = 5۲x 26 = 650 VAR
