Maktfaktor - Power factor

I elektroteknikk er effektfaktoren til et vekselstrømsystem definert som forholdet mellom den virkelige effekten som absorberes av lasten og den tilsynelatende effekten som strømmer i kretsen, og er et dimensjonsløst tall i det lukkede intervallet −1 til 1. A effektfaktor størrelse på mindre enn én indikerer den spenning og strøm er ikke i fase, noe som reduserer den gjennomsnittlige produktet av de to. Ekte kraft er det øyeblikkelige produktet av spenning og strøm og representerer elektrisitetens kapasitet til å utføre arbeid. Tilsynelatende effekt er produktet av RMS strøm og spenning. På grunn av energi lagret i lasten og returnert til kilden, eller på grunn av en ikke-lineær belastning som forvrenger bølgeformen til strømmen trukket fra kilden, kan den tilsynelatende effekten være større enn den virkelige effekten. En negativ effektfaktor oppstår når enheten (som normalt er belastningen) genererer strøm, som deretter strømmer tilbake mot kilden.

I et elektrisk kraftsystem trekker en last med lav effektfaktor mer strøm enn en belastning med en høy effektfaktor for samme mengde nyttig kraft som overføres. Jo høyere strømmer øker energien som går tapt i distribusjonssystemet, og krever større ledninger og annet utstyr. På grunn av kostnadene for større utstyr og bortkastet energi, vil elektriske verktøy vanligvis kreve en høyere kostnad for industrielle eller kommersielle kunder der det er lav effektfaktor.

Effektfaktorkorreksjon øker effektfaktoren for en last, og forbedrer effektiviteten for distribusjonssystemet den er koblet til. Lineære belastninger med lav effektfaktor (for eksempel induksjonsmotorer ) kan korrigeres med et passivt nettverk av kondensatorer eller induktorer . Ikke-lineære belastninger, for eksempel likerettere , forvrenger strømmen som hentes fra systemet. I slike tilfeller kan aktiv eller passiv effektfaktorkorreksjon brukes til å motvirke forvrengning og øke effektfaktoren. Enhetene for korreksjon av effektfaktoren kan være på en sentral transformatorstasjon , spredt ut over et distribusjonssystem eller innebygd i strømkrevende utstyr.

Lineære tid-invariante kretser

Effektstrøm beregnet ut fra AC -spenning og strøm som kommer inn i en last med en null effektfaktor ( ϕ  = 90 °, cos ( ϕ ) = 0). Den blå linjen viser den øyeblikkelige kraften som kommer inn i lasten: all energien som mottas i løpet av den første (eller tredje) kvartalsyklusen returneres til nettet i løpet av den andre (eller fjerde) kvartalsyklusen, noe som resulterer i en gjennomsnittlig effektstrøm (lyseblå linje ) på null.
Øyeblikkelig og gjennomsnittlig effekt beregnet ut fra AC spenning og strøm for en last med en forsinket effektfaktor ( ϕ  = 45 °, cos ( ϕ ) ≈ 0,71). Den blå linjen (momentan power) viser at en del av energien som mottas av lasten, returneres til nettet i løpet av delen av syklusen merket ϕ .

Lineære tid-invariante kretser (bare referert til som lineære kretser for resten av denne artikkelen), for eksempel har kretser som består av kombinasjoner av motstander, induktorer og kondensatorer en sinusformet respons på den sinusformede linjespenningen. En lineær belastning endrer ikke formen på inngangsbølgeformen, men kan endre den relative timingen (fasen) mellom spenning og strøm på grunn av dens induktans eller kapasitans.

I en rent resistiv vekselstrømskrets er spennings- og strømbølgeformer i trinn (eller i fase ), og endrer polaritet på samme øyeblikk i hver syklus. All strøm som kommer inn i lasten er forbrukt (eller spredt).

Når reaktive belastninger er tilstede, for eksempel med kondensatorer eller induktorer , resulterer energilagring i lastene i en faseforskjell mellom strøm- og spenningsbølgeformene. Under hver syklus av AC -spenningen blir ekstra energi, i tillegg til all energi som forbrukes i lasten, midlertidig lagret i lasten i elektriske eller magnetiske felt og deretter returnert til strømnettet en brøkdel av perioden senere.

Elektriske kretser som hovedsakelig inneholder resistive belastninger (glødelamper, varmeelementer) har en effektfaktor på nesten 1, men kretser som inneholder induktive eller kapasitive belastninger (elektriske motorer, magnetventiler , transformatorer, lysdioder og andre) kan ha en effektfaktorbrønn under 1.

I det elektriske strømnettet forårsaker reaktive belastninger en kontinuerlig "ebbe og strømning" av uproduktiv kraft. En krets med lav effektfaktor vil bruke en større mengde strøm for å overføre en gitt mengde ekte effekt enn en krets med en høy effektfaktor og dermed forårsake økte tap på grunn av resistiv oppvarming i kraftledninger, og som krever bruk av høyere ledere og transformatorer.

Definisjon og beregning

Vekselstrøm har to komponenter:

Sammen danner de den komplekse effekten ( ) uttrykt som volt-ampere (VA). Størrelsen på den komplekse effekten er den tilsynelatende effekten ( ), også uttrykt i volt-ampere (VA).

VA og var er ikke-SI-enheter matematisk identiske med watt, men brukes i ingeniørpraksis i stedet for watt for å oppgi hvilken mengde som uttrykkes. Den SI eksplisitt tillater ikke bruk av enheter for dette formål, eller som den eneste kilde til informasjon om en fysisk kvantitet som anvendes.

Effektfaktoren er definert som forholdet mellom reell effekt og tilsynelatende effekt. Ettersom kraft overføres langs en overføringslinje, består den ikke utelukkende av reell kraft som kan utføre arbeid når den er overført til lasten, men består snarere av en kombinasjon av ekte og reaktiv effekt, kalt tilsynelatende kraft. Effektfaktoren beskriver mengden reell effekt som sendes langs en overføringslinje i forhold til den totale tilsynelatende effekten som strømmer i linjen.

Effektfaktoren kan også beregnes som cosinus for vinkelen which som den nåværende bølgeformen henger i spenningsbølgeformen, eller tilsvarende vinkelen som spenningsbølgeformen leder gjeldende bølgeform.

Kraft trekant

Kraft triangel diagram.jpg

Man kan relatere de forskjellige komponentene i vekselstrøm ved å bruke effekttrekanten i vektorrommet. Virkelig kraft strekker seg horisontalt i den virkelige aksen og reaktiv kraft strekker seg i retning av den imaginære aksen. Kompleks kraft (og dens størrelse, tilsynelatende kraft) representerer en kombinasjon av både reell og reaktiv effekt, og kan derfor beregnes ved å bruke vektorsummen av disse to komponentene. Vi kan konkludere med at det matematiske forholdet mellom disse komponentene er:

Når vinkelen θ øker med fast total tilsynelatende effekt, er strøm og spenning lenger ute av fase med hverandre. Ekte effekt avtar, og reaktiv effekt øker.

Sakte og ledende kraftfaktorer

Effektfaktor beskrives som ledende hvis den nåværende bølgeformen avanseres i fase med hensyn til spenning, eller henger når den nåværende bølgeformen ligger bak spenningsbølgeformen. En forsinket effektfaktor betyr at belastningen er induktiv, ettersom lasten vil "forbruke" reaktiv effekt. Den reaktive komponenten er positiv ettersom reaktiv kraft beveger seg gjennom kretsen og blir "forbrukt" av den induktive belastningen. En ledende effektfaktor betyr at lasten er kapasitiv, ettersom lasten "leverer" reaktiv effekt, og derfor er den reaktive komponenten negativ ettersom reaktiv kraft blir tilført kretsen.

Lagging-Leading.jpg

Dersom θ er fasevinkelen mellom strøm og spenning, da effektfaktoren er lik cosinus til vinkelen, :

Siden enhetene er konsistente, er effektfaktoren per definisjon et dimensjonsløst tall mellom −1 og 1. Når effektfaktoren er lik 0, er energistrømmen helt reaktiv og lagret energi i lasten går tilbake til kilden i hver syklus. Når effektfaktoren er 1, forbrukes all energien som kilden leverer av lasten. Effektfaktorer er vanligvis oppgitt som "ledende" eller "lagging" for å vise tegn på fasevinkelen. Kapasitive laster er ledende (strømspenning), og induktive belastninger henger (strømforsinkelse).

Hvis en rent resistiv belastning er koblet til en strømforsyning, vil strøm og spenning endre polaritet i trinn, effektfaktoren vil være 1, og den elektriske energien flyter i en enkelt retning over nettverket i hver syklus. Induktive belastninger som induksjonsmotorer (alle typer sårspoler) bruker reaktiv effekt med gjeldende bølgeform som senker spenningen. Kapasitive laster som kondensatorbanker eller nedgravd kabel genererer reaktiv effekt med strømfasen som leder spenningen. Begge typer laster vil absorbere energi under en del av vekselstrømssyklusen, som er lagret i enhetens magnetiske eller elektriske felt, bare for å returnere denne energien tilbake til kilden i resten av syklusen.

For eksempel, for å få 1 kW ekte effekt, hvis effektfaktoren er enhet, må 1 kVA tilsynelatende kraft overføres (1 kW ÷ 1 = 1 kVA). Ved lave verdier av effektfaktor må mer tydelig kraft overføres for å få den samme virkelige kraften. For å få 1 kW ekte effekt ved 0,2 effektfaktor, må 5 kVA tilsynelatende effekt overføres (1 kW ÷ 0,2 = 5 kVA). Denne tilsynelatende kraften må produseres og overføres til lasten, og er utsatt for tapene i produksjons- og overføringsprosessene.

Elektriske belastninger som bruker vekselstrøm bruker både reell effekt og reaktiv effekt. Vektorsummen av reell og reaktiv kraft er den komplekse kraften, og størrelsen er den tilsynelatende kraften. Tilstedeværelsen av reaktiv effekt får den virkelige effekten til å være mindre enn den tilsynelatende effekten, og derfor har den elektriske belastningen en effektfaktor på mindre enn 1.

En negativ effektfaktor (0 til −1) kan skyldes å returnere aktiv strøm til kilden, for eksempel når det gjelder en bygning utstyrt med solcellepaneler når overskuddstrøm mates tilbake til forsyningen.

Effektfaktorkorreksjon av lineære belastninger

Effektfaktorkorreksjon av lineær belastning

En høy effektfaktor er generelt ønskelig i et kraftleveringssystem for å redusere tap og forbedre spenningsregulering ved belastningen. Kompenserende elementer nær en elektrisk belastning vil redusere det tilsynelatende strømbehovet på forsyningssystemet. Effektfaktorkorreksjon kan brukes av et elektrisk kraftoverføringsverktøy for å forbedre stabiliteten og effektiviteten til nettverket. Individuelle elektriske kunder som blir belastet av strømnettet for lav effektfaktor, kan installere korreksjonsutstyr for å øke effektfaktoren for å redusere kostnadene.

Effektfaktorkorreksjon bringer effektfaktoren til en vekselstrømskrets nærmere 1 ved å tilføre eller absorbere reaktiv effekt, legge til kondensatorer eller induktorer som virker for å avbryte henholdsvis den induktive eller kapasitive effekten av belastningen. Ved motvirkning av den induktive effekten av motorbelastninger kan kondensatorer kobles lokalt. Disse kondensatorene bidrar til å generere reaktiv effekt for å dekke behovet til de induktive belastningene. Dette vil holde den reaktive effekten fra å måtte strømme helt fra verktøygeneratoren til lasten. I elektrisitetsindustrien sies det at induktorer forbruker reaktiv kraft og kondensatorer sies å levere det, selv om reaktiv effekt bare er energi som beveger seg frem og tilbake på hver vekselstrømssyklus.

De reaktive elementene i effektfaktorkorrigeringsenheter kan skape spenningssvingninger og harmonisk støy når de slås på eller av. De vil levere eller synke reaktiv effekt uavhengig av om det er en tilsvarende belastning som opererer i nærheten, noe som øker systemets tap uten belastning. I verste fall kan reaktive elementer samhandle med systemet og med hverandre for å skape resonante forhold, noe som resulterer i ustabilitet i systemet og alvorlige overspenningsfluktuasjoner . Som sådan kan reaktive elementer ikke bare brukes uten ingeniøranalyse.

1. Reaktiv effektkontrollrelé ; 2. Nettverkstilkoblingspunkter; 3. Sikre sakte ; 4. Inrush -begrensende kontaktorer ; 5. Kondensatorer (enfasede eller trefasede enheter, delta-tilkobling); 6. Transformator (for kontroller og ventilasjonsvifter)

En automatisk effektfaktorkorrigeringsenhet består av et antall kondensatorer som byttes ved hjelp av kontaktorer . Disse kontaktorene styres av en regulator som måler effektfaktor i et elektrisk nettverk. Avhengig av belastningen og effektfaktoren til nettverket, vil effektfaktorkontrolleren bytte de nødvendige blokkene med kondensatorer i trinn for å sikre at effektfaktoren holder seg over en valgt verdi.

I stedet for et sett med koblede kondensatorer kan en ulastet synkron motor levere reaktiv effekt. Den reaktive effekten som synkronmotoren trekker, er en funksjon av felteksitasjonen. Det kalles en synkron kondensator . Den startes og kobles til det elektriske nettverket . Den opererer med en ledende effektfaktor og setter vars på nettverket etter behov for å støtte et systems spenning eller for å opprettholde systemets effektfaktor på et spesifisert nivå.

Den synkrone kondensatorens installasjon og drift er identisk med de for store elektriske motorer . Hovedfordelen er hvor enkelt korreksjonsmengden kan justeres. den oppfører seg som en variabel kondensator. I motsetning til kondensatorer er mengden reaktiv effekt som er proporsjonal med spenning, ikke kvadratet med spenning; dette forbedrer spenningsstabiliteten på store nettverk. Synkrone kondensatorer brukes ofte i forbindelse med høyspent likestrømsoverføringsprosjekter eller i store industrianlegg som stålfabrikker .

For effektfaktorkorreksjon av høyspentstrømsystemer eller store, svingende industrilaster, brukes i økende grad elektroniske enheter som statisk VAR-kompensator eller STATCOM . Disse systemene er i stand til å kompensere plutselige endringer av effektfaktoren mye raskere enn kontaktor-koblede kondensatorbanker, og ved å være solid-state krever det mindre vedlikehold enn synkrone kondensatorer.

Ikke-lineære belastninger

Eksempler på ikke-lineære belastninger på et kraftsystem er likerettere (for eksempel brukt i en strømforsyning) og lysbueutladningsenheter som lysrør , elektriske sveisemaskiner eller lysbueovner . Fordi strømmen i disse systemene blir avbrutt av en koblingshandling, inneholder strømmen frekvenskomponenter som er multipler av kraftsystemets frekvens. Forvrengningseffektfaktor er et mål på hvor mye den harmoniske forvrengningen av en laststrøm reduserer gjennomsnittlig effekt overført til lasten.

Sinusformet spenning og ikke-sinusformet strøm gir en forvrengningseffektfaktor på 0,75 for denne datamaskinens strømforsyning.

Ikke-sinusformede komponenter

I lineære kretser som bare har sinusformede strømmer og spenninger på en frekvens, oppstår effektfaktoren bare fra faseforskjellen mellom strømmen og spenningen. Dette er "forskyvningseffektfaktor".

Ikke-lineære belastninger endrer formen på den nåværende bølgeformen fra en sinusbølge til en annen form. Ikke-lineære belastninger skaper harmoniske strømmer i tillegg til den opprinnelige (grunnfrekvensen) vekselstrømmen. Dette er av betydning i praktiske kraftsystemer som inneholder ikke-lineære belastninger som likerettere , noen former for elektrisk belysning, lysbueovner , sveiseutstyr, strømforsyninger i koblet modus , frekvensomformere og andre enheter. Filtre bestående av lineære kondensatorer og induktorer kan forhindre at harmoniske strømmer kommer inn i forsyningssystemet.

For å måle den virkelige effekten eller reaktiv effekt må det brukes et wattmeter designet for å fungere skikkelig med ikke-sinusformede strømmer.

Forvrengningseffektfaktor

Den forvrengning effektfaktor er det forvrengningskomponenten i forbindelse med de harmoniske spenninger og strømmer som er tilstede i systemet.

er den totale harmoniske forvrengningen av laststrømmen.

er den grunnleggende komponenten i strømmen og er den totale strømmen -begge er rotmiddeltorget -verdier (forvrengningseffektfaktor kan også brukes til å beskrive individuelle ordens harmoniske, ved å bruke den tilsvarende strømmen i stedet for totalstrøm). Denne definisjonen med hensyn til total harmonisk forvrengning forutsetter at spenningen forblir uforvrengt (sinusformet, uten harmoniske). Denne forenklingen er ofte en god tilnærming for stive spenningskilder (påvirkes ikke av endringer i belastning nedstrøms i distribusjonsnettet). Total harmonisk forvrengning av typiske generatorer fra nåværende forvrengning i nettverket er i størrelsesorden 1–2%, noe som kan ha større konsekvenser, men kan ignoreres i vanlig praksis.

Resultatet når det multipliseres med forskyvningseffektfaktoren (DPF) er den totale, sanne effektfaktoren eller bare effektfaktoren (PF):

Forvrengning i trefasede nettverk

I praksis er de lokale effektene av forvrengningsstrøm på enheter i et trefaset distribusjonsnettverk avhengige av størrelsen på visse orden harmoniske snarere enn den totale harmoniske forvrengningen.

For eksempel har triplen eller null-sekvensen, harmoniske (3., 9., 15., etc.) egenskapen til å være i fase når man sammenligner linje-til-linje. I en delta-wye-transformator kan disse harmoniske resultere i sirkulasjonsstrømmer i deltaviklingene og resultere i større resistiv oppvarming . I en wye-konfigurasjon av en transformator vil ikke triplen harmoniske skape disse strømningene, men de vil resultere i en ikke-null strøm i den nøytrale ledningen . Dette kan i noen tilfeller overbelaste den nøytrale ledningen og skape feil i kilowatt-timers målesystemer og faktureringsinntekter. Tilstedeværelsen av nåværende harmoniske i en transformator resulterer også i større virvelstrømmer i transformatorens magnetiske kjerne. Virvelstrømstap øker vanligvis som kvadratet av frekvensen, reduserer transformatorens effektivitet, avleder tilleggsvarme og reduserer levetiden.

Negative sekvensharmoniske (5., 11., 17., etc.) kombinerer 120 grader ut av fase, på samme måte som den grunnleggende harmoniske, men i en omvendt sekvens. I generatorer og motorer produserer disse strømningene magnetfelt som motsetter rotasjon av akselen og noen ganger resulterer i skadelige mekaniske vibrasjoner.

Strømforsyninger i byttet modus

En spesielt viktig klasse med ikke-lineære belastninger er de millioner av personlige datamaskiner som vanligvis inneholder strømforsyninger (SMPS) med nominell utgangseffekt fra noen få watt til mer enn 1 kW. Historisk er disse very-low-cost strømforsyning innlemmet en enkel helbølge-likeretter som gjennomføres bare når nettøyeblikkelige spenning overstiger spenningen på inngangs kondensatorer. Dette fører til svært høye forhold mellom topp-til-gjennomsnittlig inngangsstrøm, noe som også fører til en lav forvrengningseffektfaktor og potensielt alvorlige fase- og nøytrale belastningsproblemer.

En typisk strømforsyning i koblet modus konverterer først strømnettet til en DC-buss ved hjelp av en bro-likeretter . Utgangsspenningen stammer deretter fra denne DC -bussen. Problemet med dette er at likeretteren er en ikke-lineær enhet, så inngangsstrømmen er svært ikke-lineær. Det betyr at inngangsstrømmen har energi ved harmoniske spenningens frekvens. Dette gir et problem for kraftselskaper, fordi de ikke kan kompensere for den harmoniske strømmen ved å legge til enkle kondensatorer eller induktorer, slik de kunne for reaktiv effekt trukket av en lineær belastning. Mange jurisdiksjoner begynner å kreve effektfaktorkorreksjon for alle strømforsyninger over et visst effektnivå.

Tilsynsmyndigheter som EU har satt harmoniske grenser som en metode for å forbedre effektfaktoren. Fallende komponentkostnad har påskyndet implementeringen av to forskjellige metoder. For å overholde gjeldende EU-standard EN61000-3-2, må alle strømforsyninger i svitsjet modus med utgangseffekt mer enn 75 W minst inneholde passiv effektfaktorkorreksjon. 80 Plus strømforsyningssertifisering krever en effektfaktor på 0,9 eller mer.

Effektfaktorkorreksjon (PFC) i ikke-lineære belastninger

Passiv PFC

Den enkleste måten å kontrollere den harmoniske strømmen er å bruke et filter som bare passerer strøm ved linjefrekvens (50 eller 60 Hz). Filteret består av kondensatorer eller induktorer, og får en ikke-lineær enhet til å ligne mer på en lineær belastning. Et eksempel på passiv PFC er en dalfyllingskrets .

En ulempe med passiv PFC er at den krever større induktorer eller kondensatorer enn en tilsvarende effektaktiv PFC -krets. I praksis er passiv PFC ofte mindre effektiv til å forbedre effektfaktoren.

Aktiv PFC

Spesifikasjoner hentet fra emballasjen til en 610 W PC -strømforsyning som viser aktiv PFC -vurdering

Aktiv PFC er bruk av kraftelektronikk for å endre bølgeformen til strømmen trukket av en belastning for å forbedre effektfaktoren. Noen typer aktive PFC er buck , boost , buck-boost og synkron kondensator . Aktiv effektfaktorkorreksjon kan være ett-trinns eller flertrinns.

Ved en strømforsyning i koblet modus settes det inn en boost-omformer mellom broens likeretter og hovedinngangskondensatorene. Boost -omformeren prøver å opprettholde en konstant spenning ved utgangen mens den tegner en strøm som alltid er i fase med og med samme frekvens som linjespenningen. En annen switch-mode-omformer inne i strømforsyningen produserer ønsket utgangsspenning fra DC-bussen. Denne tilnærmingen krever ytterligere halvlederbrytere og kontrollelektronikk, men tillater billigere og mindre passive komponenter. Det brukes ofte i praksis.

For en trefaset SMPS kan Wien-likeretterkonfigurasjonen brukes til å forbedre effektfaktoren vesentlig.

SMPS -er med passiv PFC kan oppnå effektfaktor på omtrent 0,7–0,75, SMPS -er med aktiv PFC, opp til 0,99 effektfaktor, mens en SMPS uten effektfaktorkorreksjon har en effektfaktor på bare cirka 0,55–0,65.

På grunn av det meget brede inngangsspenningsområdet kan mange strømforsyninger med aktiv PFC automatisk justeres for å fungere på vekselstrøm fra omtrent 100 V (Japan) til 240 V (Europa). Denne funksjonen er spesielt velkommen i strømforsyninger til bærbare datamaskiner.

Dynamisk PFC

Dynamisk effektfaktorkorreksjon (DPFC), noen ganger referert til som "sanntids effektfaktorkorreksjon", brukes til elektrisk stabilisering i tilfeller av raske lastendringer (f.eks. På store produksjonssteder). DPFC er nyttig når standard effektfaktorkorreksjon ville forårsake over- eller underkorreksjon. DPFC bruker halvlederbrytere, vanligvis tyristorer , for raskt å koble til og fra kondensatorer eller induktorer for å forbedre effektfaktoren.

Viktigheten i distribusjonssystemer

75 MVAr kondensatorbank i en 150 kV transformatorstasjon

Effektfaktorer under 1,0 krever at et verktøy genererer mer enn minimum volt-ampere som er nødvendige for å levere den virkelige effekten (watt). Dette øker generasjon og overføringskostnader. For eksempel, hvis lasteffektfaktoren var så lav som 0,7, ville den tilsynelatende effekten være 1,4 ganger den virkelige effekten som belastningen brukte. Linjestrøm i kretsen ville også være 1,4 ganger strømmen som kreves ved 1,0 effektfaktor, så tapene i kretsen ville bli doblet (siden de er proporsjonale med kvadratet til strømmen). Alternativt vil alle komponenter i systemet som generatorer, ledere, transformatorer og koblingsutstyr økes i størrelse (og kostnad) for å bære den ekstra strømmen. Når effektfaktoren er nær enhet, kan den samme kVA -verdien for transformatoren tilføres mer laststrøm.

Verktøy tar vanligvis ekstra kostnader til kommersielle kunder som har en effektfaktor under en viss grense, som vanligvis er 0,9 til 0,95. Ingeniører er ofte interessert i effektfaktoren til en last som en av faktorene som påvirker effektiviteten til kraftoverføring.

Med de økende energikostnadene og bekymringene for effektiv strømforsyning, har aktiv PFC blitt mer vanlig innen forbrukerelektronikk. Gjeldende Energy Star -retningslinjer for datamaskiner krever en effektfaktor på ≥ 0,9 ved 100% av nominell effekt i PC -ens strømforsyning . I følge en hvitbok skrevet av Intel og det amerikanske miljøvernbyrået , vil PCer med interne strømforsyninger kreve bruk av aktiv effektfaktorkorreksjon for å oppfylle ENERGY STAR 5.0 -programmets krav for datamaskiner.

I Europa krever EN 61000-3-2 at effektfaktorkorreksjon innlemmes i forbrukerprodukter.

Små kunder, for eksempel husholdninger, blir vanligvis ikke belastet for reaktiv kraft, og derfor vil ikke utstyr for måling av effektfaktorer for slike kunder bli installert.

Målteknikker

Effektfaktoren i en enfaset krets (eller balansert trefaset krets) kan måles med wattmeter-ammeter-voltmeter-metoden, hvor effekten i watt divideres med produktet av målt spenning og strøm. Effektfaktoren til en balansert flerfasekrets er den samme som for enhver fase. Effektfaktoren til en ubalansert flerfasekrets er ikke unikt definert.

En direkte avlesning effektfaktormåler kan lages med en spolemåler i bevegelse av den elektrodynamiske typen, som bærer to vinkelrette spoler på den bevegelige delen av instrumentet. Instrumentfeltet får strøm fra kretsstrømmen. De to bevegelige spolene, A og B, er koblet parallelt med kretsbelastningen. En spole, A, vil bli koblet gjennom en motstand og den andre spolen, B, gjennom en induktor, slik at strømmen i spole B blir forsinket i forhold til strøm i A. Ved enhetens effektfaktor er strømmen i A i fase med kretsstrømmen, og spolen A gir maksimalt dreiemoment, og driver instrumentpekeren mot 1,0 -merket på skalaen. Ved null effektfaktor er strømmen i spole B i fase med kretsstrøm, og spole B gir dreiemoment for å drive pekeren mot 0. Ved mellomverdier av effektfaktor legger momentene fra de to spolene til og pekeren tar opp mellomliggende stillinger.

Et annet elektromekanisk instrument er typen polarisert vinge. I dette instrumentet produserer en stasjonær feltspole et roterende magnetfelt, akkurat som en polyfasemotor. Feltspolene er koblet enten direkte til flerfasespenningskilder eller til en faseforskyvende reaktor hvis en enfaset applikasjon. En andre stasjonær feltspole, vinkelrett på spenningsspolene, bærer en strøm proporsjonal med strøm i en fase av kretsen. Instrumentets bevegelige system består av to skovler som magnetiseres av strømspolen. Under drift tar de bevegelige vingene en fysisk vinkel som tilsvarer den elektriske vinkelen mellom spenningskilden og strømkilden. Denne typen instrumenter kan gjøres til å registrere for strømmer i begge retninger, noe som gir en firkvadrantvisning av effektfaktor eller fasevinkel.

Det eksisterer digitale instrumenter som måler tidsforsinkelsen mellom spenning og strømbølgeformer direkte. Lavkostnadsinstrumenter av denne typen måler toppen av bølgeformene. Mer sofistikerte versjoner måler bare toppen av den grunnleggende harmoniske, og gir dermed en mer nøyaktig avlesning for fasevinkel på forvrengte bølgeformer. Beregning av effektfaktor fra spennings- og strømfaser er bare nøyaktig hvis begge bølgeformene er sinusformede.

Strømkvalitetsanalysatorer, ofte referert til som effektanalysatorer, gjør en digital registrering av spenningen og strømbølgeformen (vanligvis enten en fase eller tre fase) og beregner nøyaktig sann effekt (watt), tilsynelatende effekt (VA) effektfaktor, AC spenning, Vekselstrøm, likestrømsspenning, likestrøm, frekvens, IEC61000-3-2/3-12 Harmonisk måling, IEC61000-3-3/3-11 flimermåling, individuelle fasespenninger i deltaprogrammer der det ikke er noen nøytral linje, total harmonisk forvrengning, fase og amplitude av individuell spenning eller strømharmoniske, etc.

Mnemonics

Engelskspråklige ingeniørstudenter rådes til å huske: "ELI ICE-mannen" eller "ELI på ICE"-spenningen E, leder strømmen I, i en induktor L. Strømmen I leder spenningen E i en kondensator C.

En annen vanlig mnemonic er "CIVIL" - i en kondensator (C) fører strømmen (I) spenningen (V), spenningen (V) strømmen (I) i en induktor (L).

Referanser

Eksterne linker