Power Factor-verbeteringsmethoden met hun voordelen en nadelen:

Methoden voor verbetering van de vermogensfactor

De volgende apparaten en apparatuur worden gebruikt voor het verbeteren van de vermogensfactor.

1. Statische condensator
2. Synchrone condensator
3. Fase Advancer

1. Statische condensator

We weten dat de meeste industrieën en vermogenssysteembelastingen inductief zijn die een achterblijvende stroom opnemen die de vermogensfactor van het systeem verlaagt (zie Nadelen van een lage vermogensfactor). Om de arbeidsfactor te verbeteren, worden statische condensatoren parallel geschakeld met apparaten die werken met een lage arbeidsfactor.

Deze statische condensatoren leveren leidende stroom die (totaal of bij benadering) de achterblijvende inductieve component van de laadstroom neutraliseert (d.w.z. de leidende component neutraliseert of elimineert de achterblijvende component van de laadstroom), waardoor de arbeidsfactor van het laadcircuit wordt verbeterd.

Deze condensatoren zijn geïnstalleerd in de buurt van grote inductieve belasting, bijvoorbeeld inductiemotoren en transformatoren, enz., en verbeteren de vermogensfactor van het belastingcircuit om het systeem te verbeteren of de efficiëntie te bedenken.

Stel dat hier een enkelfasige inductieve belasting is die een achterblijvende stroom (I) opneemt en de belastingsfactor is Cosθ zoals weergegeven in figuur-1.

In fig. 2 is een condensator (C) parallel geschakeld met belasting. Nu stroomt er een stroom (Ic) door de condensator die 90 ° van de voedingsspanning leidt (merk op dat de condensator de leidende stroom levert, d.w.z. in een puur capacitief circuit, de stroom die 90 ° van de voedingsspanning leidt, met andere woorden, de spanning is 90 ° achterblijven bij Huidige). De belastingsstroom is (I). De vectorcombinatie van (I) en (Ic) is (I') die achterblijft bij spanning op θ2 zoals weergegeven in figuur 3.

Uit figuur 3 blijkt dat de hoek van θ2 <θ1 d.w.z. de hoek van θ2 kleiner is dan vanuit de hoek van θ2. Daarom is Cosθ2 kleiner dan uit Cosθ1 (Cosθ2> Cosθ1). Daarom wordt de belastingsfactor verbeterd door een condensator.

Merk ook op dat na de verbetering van de arbeidsfactor, de circuitstroom minder zou zijn dan van de circuitstroom met lage arbeidsfactor. Ook zou voor en na de verbetering van de arbeidsfactor de actieve component van de stroom hetzelfde zijn in dat circuit, omdat de condensator alleen de reactieve component van de stroom elimineert. Ook zou het actieve vermogen (in watt) hetzelfde zijn na en vóór verbetering van de arbeidsfactor.

Voordelen:

• Condensatorbank biedt verschillende voordelen ten opzichte van andere methoden voor het verbeteren van de arbeidsfactor.
• Verliezen zijn laag in statische condensatoren
• Er is geen bewegend onderdeel, daarom weinig onderhoud nodig
• Het kan werken onder normale omstandigheden (d.w.z. gewone atmosferische omstandigheden)
• Geen fundering nodig voor installatie
• Ze zijn licht van gewicht, dus gemakkelijk te installeren

Nadelen:

• De leeftijd van de statische condensatorbank is minder (8 - 10 jaar)
• Bij veranderende belasting moeten we de condensatorbank AAN of UIT zetten, wat schakelpieken op het systeem veroorzaakt
• Als de nominale spanning toeneemt, veroorzaakt dit schade
• Als de condensatoren eenmaal bedorven zijn, is repareren kostbaar

2. Synchrone condensor

Wanneer een synchrone motor zonder belasting werkt en overbelast is, wordt dit een synchrone condensor genoemd. Wanneer een synchrone motor overbelast is, levert deze leidende stroom en werkt als een condensator.

Wanneer een synchrone condensor over de voedingsspanning (parallel) wordt aangesloten, trekt deze leidende stroom en elimineert gedeeltelijk de reactieve component en op deze manier wordt de arbeidsfactor verbeterd. Over het algemeen wordt synchrone condensor gebruikt om de arbeidsfactor in grote industrieën te verbeteren.

Voordelen:

• Lange levensduur (bijna 25 jaar)
• Hoge betrouwbaarheid
• Staploze aanpassing van de arbeidsfactor.
• Geen generatie van harmonischen van onderhoud 
• De fouten kunnen eenvoudig worden verwijderd
• Het wordt niet beïnvloed door harmonischen.
• Vereisen weinig onderhoud (alleen periodieke smering van lagers is nodig)

Nadelen:

• Het is duur (onderhoudskosten zijn ook hoog) en wordt daarom vooral gebruikt door grote stroomgebruikers.
• Voor deze bewerking moet een hulpapparaat worden gebruikt omdat de synchrone motor geen zelfstartkoppel heeft
• Het produceert geluid

3. Fase-vooruitgang

Phase Advancer is een eenvoudige AC-opwekker die is aangesloten op de hoofdas van de motor en werkt met het rotorcircuit van de motor voor verbetering van de arbeidsfactor. Fasevervroeger wordt gebruikt om de arbeidsfactor van inductiemotoren in industrieën te verbeteren.

Omdat de statorwikkelingen van de inductiemotor de achterblijvende stroom 90 ° uit fase nemen met de spanning, is de arbeidsfactor van de inductiemotor daarom laag. Als de opwindende ampère-windingen worden opgewekt door een externe wisselstroombron, dan zou er geen effect zijn van opwindende stroom op statorwikkelingen. Daarom zal de arbeidsfactor van de inductiemotor worden verbeterd. Dit proces wordt gedaan door Phase Advancer.

Voordelen:

• Achterblijvende kVAR (reactief component van vermogen of reactief vermogen) die door de motor wordt getrokken, wordt voldoende verminderd omdat de opwindende ampère-omwentelingen worden geleverd met slipfrequentie (fs).
• De fasevervroeger kan gemakkelijk worden gebruikt waar het gebruik van synchrone motoren onaanvaardbaar is

Nadeel:

• Het gebruik van een fasevervroeger is niet economisch voor motoren onder 200 pk. (ongeveer 150 kW)

Power Factor Verbetering in enkelfasige en driefasige ster- en driehoekverbindingen

Verbetering van de arbeidsfactor in driefasensysteem door een condensatorbank aan te sluiten in (1). Deltaverbinding(2). Star-verbinding)

Power Factor Verbetering in eenfasige en driefasige sterdriehoekverbinding

Je kunt ook lezen over;

• Power Factor
• Actieve, reactieve, schijnbare en complexe kracht. Eenvoudige uitleg met formules.
• Oorzaken van lage Power Factor
• Nadelen van een lage vermogensfactor
• Voordelen van verbetering en correctie van de arbeidsfactor  
• De geschikte condensatorgrootte berekenen in Farads en kVAR voor verbetering van de arbeidsfactor (eenvoudigste manier ooit) 
• Hoe condensator Farads te converteren naar kVAR en vice versa (voor verbetering van de arbeidsfactor)