Praktische Leistungsfaktorkorrektur

Wenn ein schlechter Leistungsfaktor in einem Wechselstromsystem korrigiert werden muss, können Sie sich wahrscheinlich nicht den Luxus leisten, die genaue Induktivität der Last in Henry für Ihre Berechnungen zu kennen.

Vielleicht haben Sie das Glück, ein Instrument namens Leistungsfaktormesser zu besitzen um Ihnen den Leistungsfaktor (eine Zahl zwischen 0 und 1) und die Scheinleistung (die durch einen Voltmeterwert in Volt und Multiplikation mit einem Amperemeterwert in Ampere berechnet werden kann) zu sagen.

Unter ungünstigeren Umständen müssen Sie möglicherweise ein Oszilloskop verwenden, um Spannungs- und Stromwellenformen zu vergleichen und die Phasenverschiebung in Grad zu messen und Berechnen des Leistungsfaktors durch den Kosinus dieser Phasenverschiebung.

Höchstwahrscheinlich haben Sie Zugang zu einem Wattmeter zur Messung der Wirkleistung, dessen Messwert Sie mit einer Berechnung der Scheinleistung vergleichen können (aus der Multiplikation der Gesamtspannungs- und Gesamtstrommessung). Aus den Werten von Wirk- und Scheinleistung können Sie Blindleistung und Leistungsfaktor bestimmen.

Beispielproblem

Lassen Sie uns ein Beispielproblem lösen, um zu sehen, wie das funktioniert:(Abbildung unten)

Wattmeter misst die wahre Leistung; das Produkt aus Voltmeter- und Amperemeter-Messwerten ergibt die Scheinleistung.

So berechnen Sie die Scheinleistung in kVA

Zuerst müssen wir die Scheinleistung in kVA berechnen. Wir können dies tun, indem wir die Lastspannung mit dem Laststrom multiplizieren:

Wie wir sehen, ist 2,308 kVA ein viel größerer Wert als 1,5 kW, was uns sagt, dass der Leistungsfaktor in dieser Schaltung eher schlecht ist (deutlich weniger als 1). Nun berechnen wir den Leistungsfaktor dieser Last, indem wir die wahre Leistung durch die Scheinleistung dividieren:

Mit diesem Wert für den Leistungsfaktor können wir ein Leistungsdreieck zeichnen und daraus die Blindleistung dieser Last bestimmen:(Abbildung unten)

Blindleistung kann aus Wirkleistung und Scheinleistung berechnet werden.

Wie man den Satz des Pythagoras verwendet, um eine unbekannte Dreiecksgröße zu bestimmen

Um die unbekannte Dreiecksgröße (Blindleistung) zu bestimmen, verwenden wir den Satz des Pythagoras „rückwärts“, gegeben der Länge der Hypotenuse (Scheinleistung) und der Länge der angrenzenden Seite (wahre Leistung):

So korrigieren Sie den Leistungsfaktor mit einem Kondensator

Wenn es sich bei dieser Last um einen Elektromotor oder die meisten anderen industriellen AC-Lasten handelt, hat sie einen nacheilenden (induktiven) Leistungsfaktor, was bedeutet, dass wir dies mit einem Kondensator korrigieren müssen entsprechender Größe, parallel verdrahtet.

Da wir nun die Blindleistung (1,754 kVAR) kennen, können wir die Größe des Kondensators berechnen, der erforderlich ist, um seinen Auswirkungen entgegenzuwirken:

Wenn wir diese Antwort auf 80 µF abrunden, können wir diese Größe des Kondensators in die Schaltung einfügen und die Ergebnisse berechnen:(Abbildung unten)

Parallelkondensator korrigiert nacheilende (induktive) Last.

Ein 80-µF-Kondensator hat eine kapazitive Reaktanz von 33,157 Ω, was einen Strom von 7,238 Ampere und eine entsprechende Blindleistung von 1,737 kVAR ergibt (für den Kondensator nur ). Da der Strom des Kondensators 180 ^o . beträgt phasenverschoben vom induktiven Beitrag der Last zur Stromaufnahme wird die Blindleistung des Kondensators direkt von der Blindleistung der Last abgezogen, was zu:

Diese Korrektur ändert natürlich nichts an der tatsächlich verbrauchten Leistung der Last, führt jedoch zu einer erheblichen Reduzierung der Scheinleistung und des Gesamtstroms, der von der 240-Volt-Quelle gezogen wird:(Abbildung unten)

Leistungsdreieck vor und nach der Kondensatorkorrektur.

Die neue Scheinleistung kann aus den wahren und neuen Blindleistungswerten unter Verwendung der Standardform des Satzes des Pythagoras ermittelt werden:

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Wechselstrom-Arbeitsblatt