Praktische Gids voor Vermogensfactorcorrectie in AC Systemen

Wanneer een AC-systeem een lage vermogensfactor vertoont, kunt u doorgaans niet vertrouwen op precise inductiewaarden voor correctieve berekeningen.

Indien beschikbaar, levert een vermogensfactormeter de instantane vermogensfactorwaarde (tussen 0 en 1) en het schijnbare vermogen, verkregen door de gemeten spanning met de gemeten stroom te vermenigvuldigen.

Wanneer een meter onbeschikbaar is, kan een oscilloscoop worden ingezet om spanning- en stroomgolfvormen te vergelijken, de faseverschuiving in graden te bepalen, en de vermogensfactor te berekenen als de cosinus van die verschuiving.

Typisch meet een wattmeter waar (reëel) vermogen. Het vergelijken van de waarneming met het schijnbare vermogen berekend uit spanning- en stroommetingen levert zowel reactief vermogen als de vermogensfactorwaarde op.

Voorbeeldprobleem

Hieronder is een vereenvoudigde weergave van de meetopstelling:

Wattmeter leest waar vermogen; het product van voltmeter en amperemeter levert schijnbaar vermogen op.

Schijnbaar Vermogen Berekenen in kVA

Het schijnbare vermogen (S) wordt berekend door lastspanning (V) met laststroom (I) te vermenigvuldigen. Omrekenen naar kilovolt-ampere (kVA) deelt simpelweg door 1.000.

Het resultaat, 2,308 kVA, overschrijdt het ware vermogen van 1,5 kW ver, wat een vermogensfactor ver onder eenheid aangeeft.

Vermogensfactor Bepalen

Vermogensfactor (VF) is de verhouding van waar vermogen (P) tot schijnbaar vermogen (S):

Reactief Vermogen via de Stelling van Pythagoras

Met het schijnbare vermogen als hypotenusa en waar vermogen als aangrenzende zijde, wordt het reactieve vermogen (Q) gevonden door de stelling van Pythagoras "achterstevoren":

Vermogensfactor Corrigeren met een Condensator

Inductieve lasten—zoals motoren—presenteren een achterlopende vermogensfactor. Een condensatorbank bedraad in parallel levert leidende reactieve vermogen om de inductieve bijdrage te neutraliseren.

Uit het reactieve vermogen van 1,754 kVAR, wordt de vereiste capaciteit (C) bij 240 V berekend als:

Afgerond op 80 µF, is de reactantie van de condensator (Xc) 33,157 Ω, wat resulteert in een stroom van 7,238 A en een reactief vermogen van 1,737 kVAR (alleen condensator). Omdat de condensatorstroom 180° uit de fase is met de inductieve stroom, trekt het reactieve vermogen direct af van het reactieve vermogen van de last.

Hoewel waar vermogen ongewijzigd blijft, worden het schijnbare vermogen en de totale stroom getrokken van de 240 V bron significant verlaagd.

Nieuw schijnbaar vermogen wordt berekend uit het aangepaste reactieve vermogen met de stelling van Pythagoras:

Vermogensdriehoek voor en na condensatorcorrectie.

Conclusie

Het implementeren van een naar behoren gedimensioneerde condensatorbank verbetert niet alleen de vermogensfactor, maar verlaagt ook schijnbaar vermogen, reduceert lijnstromen, en kan leiden tot aanzienlijke energiekostenbesparingen.

• AC Vermogen Werkblad