Warum ist der Leistungsfaktor in elektrischen Energiesystemen so wichtig?

Im Allgemeinen können wir den Begriff definieren Leistungsfaktor auf drei Arten;

• „Der Kosinus eines Winkels zwischen Strom und Spannung eines Wechselstromkreises wird als Leistungsfaktor bezeichnet“
• „Das Verhältnis zwischen dem Widerstand und der Gesamtimpedanz eines Wechselstromkreises wird als Leistungsfaktor bezeichnet“
• „Das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung wird als Leistungsfaktor bezeichnet“

Bei einer induktiven Last ist der Leistungsfaktor nacheilend, wodurch der Strom der Spannung nacheilt. Während bei kapazitiver Last der Winkel umgekehrt ist, ist der angelegte Stromwinkel jetzt vor der Spannung voreilend und gilt als voreilender Leistungsfaktor. Der Leistungsfaktor spielt je nach Last eine wichtige Rolle in Wechselstromkreisen. Wie wir wissen, ist der Laststrom höher und umgekehrt, je niedriger der Leistungsfaktor ist. *Ein nacheilender Leistungsfaktor hat einige Nachteile wie eine große KVA-Bewertung, da der KVA umgekehrt proportional zum Leistungsfaktor ist.

• In ähnlicher Weise müssen die Übertragungsleitungen beim nacheilenden Leistungsfaktor eine größere Leitergröße haben, aufgrund derer der Leiter bei niedrigem Leistungsfaktor eine große Strommenge führt.
• Ein weiterer Nachteil sind die großen Kupferverluste, bei niedrigem Leistungsfaktor führt der Leiter einen großen Strom
• verursacht mehr IR ² Verluste. Dies führt zu einer schlechten Effizienz.
• Der große Strom bei niedrigem Leistungsfaktor verursacht größere Spannungsverluste in der Lichtmaschine und den Übertragungsleitungen und mit diesem Effekt kann das System auch die Belastbarkeit verringern.

Ursachen des niedrigen Leistungsfaktors :

Ein niedriger Leistungsfaktor ist aus wirtschaftlicher Sicht unerwünscht.

1. Die meisten AC-Motoren (einphasig und dreiphasig) sind Induktionsmotoren, die mit einem extrem niedrigen Leistungsfaktor (0,2 bis 0,3) arbeiten.
2. Industrieöfen, Bogenlampen, elektrische Entladungslampen usw. arbeiten mit niedrigem Leistungsfaktor.

Verbesserung des Leistungsfaktors :

Der niedrige Leistungsfaktor ist hauptsächlich auf die induktiven Lasten zurückzuführen. Um diese Situation zu überwinden, müssen wir einen Kondensator parallel zu den Lasten schalten, der den Leistungsfaktor irgendwie stabilisieren kann. Eine Verbesserung des Leistungsfaktors kann durch die Verwendung der folgenden Gerätetypen erreicht werden.

• Statischer Kondensator

                         Der Leistungsfaktor kann verbessert werden, indem ein Kondensator parallel zur induktiven Last geschaltet wird. Wie wir wissen, zieht dieser Kondensator einen führenden Strom, der den durch die induktiven Lasten erzeugten nacheilenden Leistungsfaktor neutralisieren kann. Bei dreiphasigen Lasten können die Kondensatoren in Stern oder Dreieck geschaltet werden.

• Synchronkondensator

                  Synchronmotoren nehmen bei Übererregung den Leitstrom auf und verhalten sich daher wie Kondensatoren. Ein übererregter Synchronmotor, der ohne Last läuft, wird als Synchronkondensator bezeichnet. Wenn solche Maschinen parallel zur Versorgung geschaltet werden, nimmt sie den führenden Strom auf, der den niedrigen Leistungsfaktor teilweise neutralisiert oder dazu neigt, ihn zu minimieren. Daher wird der Leistungsfaktor verbessert.

• Phasenvorantreiber

Phase Advancer ist auch ein Gerät zur Verbesserung des Leistungsfaktors. Wie wir wissen, ist der niedrige Leistungsfaktor auf den Stator des Induktionsmotors zurückzuführen, da er einen sehr hohen Strom zieht, der der Versorgungsspannung um 90 ⁰ nacheilt . Der Phasenschieber ist in Wirklichkeit eine externe Wechselstromerregung für den Motor, wodurch die Statorwicklung vom Erregerstrom entlastet und der Leistungsfaktor verbessert werden kann.