Vermogensfactor Correctie (PFC) is een methode om de efficiëntie van een elektrisch systeem te verbeteren. Deze methode wordt uitsluitend gebruikt om de vermogensfactor coëfficiënt in een elektrisch circuit te verhogen.
Met een betere efficiëntie wordt de gebruikte elektrische energie gemaximaliseerd, waardoor de verspilde elektrische energie wordt geminimaliseerd.
Natuurlijk zal het vermogensverlies in een DC-circuit anders zijn dan in een AC-circuit.
Het vermogen dat in een DC-circuit wordt gedissipeerd, wordt eenvoudigweg berekend door het product tussen DC-spanning en DC-stroom. Dit komt omdat zowel de inductor als de condensator verwaarloosbaar zijn in een DC-circuit. Het vermogen dat in een DC-circuit wordt gedissipeerd, is lineair.
Het zal een ander verhaal zijn met een AC-circuit waarbij de reactantie die wordt geproduceerd door de inductor en/of condensator het circuit wordt beïnvloed. Het vermogen dat in een AC-circuit wordt gedissipeerd, verandert continu in beide richtingen als grootte, omdat het een sinusvormige golfvorm is.
Om te beginnen moeten we twee dingen vermelden:
- Inductantie zorgt ervoor dat de stroom achterloopt op de spanning (maximaal 90o)
- Capaciteit zorgt ervoor dat de stroom voortloopt op de spanning (maximaal 90o)
Wat is vermogensfactor correctie?
Vermogensfactor Correctie of PFC is een circuit dat parallelle aansluiting van condensator gebruikt om de faseverschuiving veroorzaakt door inductieve belasting te verminderen of een inductor gebruikt om de faseverschuiving veroorzaakt door capacitieve belasting te verminderen.
Wanneer we een condensator of inductor gebruiken om de vermogensfactor in ons circuit te corrigeren, hangt af van de typen vermogensfactor in ons circuit. Hoe hoger de vermogensfactor (die eenheid of 1 bereikt), hoe efficiënter het circuit werkt.
Er zijn drie typen vermogensfactor:
Eenheid vermogensfactor is een circuit waarvan de stroom in fase is met de spanning. De Vermogensfactor is gelijk aan 1 (eenheid). Dit is een ideaal circuit zonder reactief vermogen in het circuit. We hoeven de Vermogensfactor niet te corrigeren.
Achterstand vermogensfactor is een circuit waarvan de stroom achterloopt op de spanning. Dit wordt veroorzaakt door de overmatige inductieve belasting in het circuit. Het vermogen varieert van 0 tot 1, maar de fasehoek tussen spanning en stroom is min.
Leidend vermogensfactor is een circuit waarvan de stroom voorloopt op de spanning. Dit wordt veroorzaakt door de overmatige capacitieve belasting in het circuit. Het vermogensbereik loopt van -1 tot 0.
Voordat we naar PF-correctie gaan, moeten we de soorten vermogen volledig begrijpen, namelijk:
- Werkelijk vermogen (P) = bruikbare energie die naar de belasting wordt overgedragen (W). Dit is het totale beschikbare vermogen dat we volledig kunnen benutten.
- Reactief vermogen (Q) = bruikbaar om magnetische velden te genereren in inductieve of capacitieve componenten (VAR). Dit vermogen wordt teruggevoerd naar de voeding, wat een verstoring veroorzaakt.
- Schijnbaar vermogen (S) = de combinatie van werkelijk en reactief vermogen (VA). Dit is de totale hoeveelheid verbruikt vermogen in een circuit. Daarom wordt de elektriciteitsrekening berekend op basis van schijnbaar vermogen, zelfs als het werkelijke vermogen het enige vermogen is dat volledig kan worden benut.
Voorbeeld van vermogensfactor correctie
Er is geen snelle manier om de vermogensfactor correctieformule direct te gebruiken. Normaal gesproken moeten we eerst het actieve vermogen, reactieve vermogen, schijnbare vermogen en de fasehoek van een circuit berekenen.
Vervolgens bepalen we de nieuwe vermogensfactor die we wensen en berekenen we de capaciteit of inductie die nodig is om de verstoring van het circuit te verminderen.
Als voorbeeld gebruiken we een vermogensfactor correctie condensator om verspilling op een RL-circuit te verminderen.
Veronderstel dat we een circuit hebben met een inductieve belasting, zodat ons circuit zijn stroom niet in fase heeft met de spanning. Bovendien is de vermogensfactor niet één.
De impedantie is
De spanning VR over de weerstand (of het werkelijke vermogen, P), de spanning VL over de inductor (of het reactieve vermogen, Q) en het totale vermogen (of het schijnbare vermogen, S) zijn
We kunnen de fasehoek berekenen met behulp van
Dus
Het werkelijke vermogen (P), het reactieve vermogen (Q) en het schijnbare vermogen (S) zijn
De stroom loopt 63o achter op de spanning met de vermogensfactor
Om het reactieve vermogen dat door de inductor wordt verbruikt (645,25 VAR) te minimaliseren, moeten we meer tegengestelde reactantie aan het circuit toevoegen.
Houd er rekening mee dat de vermogensfactor van 0,45 betekent dat we 500 VA nodig hebben om 225 W aan echt vermogen te produceren.
Omdat de inductieve reactantie positief is, kunnen we capacitieve reactantie toevoegen die negatief is aan het circuit om de vermogensfactor zo dicht mogelijk bij 1 of één te brengen.
Door een condensator parallel aan de inductor toe te voegen, wordt het reactieve vermogen geminimaliseerd.
Stel dat we de vermogensfactor willen verhogen van 0,45 naar 0,90.
De fasehoek is
De vereiste VAR als we het bovenstaande reële vermogen gebruiken is
Dit betekent dat ons vorige reactieve vermogen van 645,25 VAR gecorrigeerd moet worden naar 152 VAR. We hebben een condensator nodig om 645,25 – 152 = 493,25 VAR te reduceren.
Het benodigde capacitieve reactieve vermogen is 493,25 VAR, dus de reactantie zou moeten zijn
Om de inductieve reactantie in evenwicht te brengen, hebben we een capacitieve reactantie nodig die gelijk is aan 42,625 Ω bij dezelfde frequentie.
De vergelijking voor vermogensfactor correctie wordt gebruikt wanneer we de condensator moeten berekenen die nodig is om verstoring veroorzaakt door een inductor te verminderen, of een inductor om verstoring veroorzaakt door een condensator te verminderen.
Deze keer moeten we de condensator berekenen die aan het circuit moet worden toegevoegd.
Uit al deze berekeningen blijkt dat we een 62,26 uF condensator nodig hebben die parallel aan de inductor is aangesloten om de vermogensfactor van 0,45 tot 0,90 te verbeteren.
De nieuwe schijnbare vermogen (S) volt-ampère waarde is
Hieronder ziet u de driehoek voor de correctie van de vermogensfactor, bestaande uit de voor- en na-fasehoek, het schijnbaar vermogen (S) en het reactief vermogen (Q).
De stroom die uit de voeding wordt getrokken is
Dit laat ons de verbeterde efficiëntie zien door te kijken naar de 2,48 ampère die uit de voeding wordt gehaald in plaats van 5 ampère.
Ons vermogensfactor correctie circuit bestaat uit het vorige RL-circuit met een pfc-condensator die parallel daaraan is aangesloten.
Al deze stappen kunnen worden gebruikt voor een capacitief circuit dat wordt gecorrigeerd door een parallel geschakelde inductie belasting.