پاور فکتور و یو پی اس :

پاور فکتور و یو پی اس چه ویژگی هایی دارند :

پاور فکتور و یو پی اس دارای ویژگی هایی هستند که در اینجا به بررسی و شرح آن می پردازیم. در مهندسی برق، به ویژه در مدارهای جریان متناوب (AC)، یک پارامتر اساسی است که کارایی مصرف انرژی الکتریکی را نشان می‌دهد.

power factor نمایش داده می‌شود، نسبت توان مفید (واقعی) مصرف شده توسط بار به توان ظاهری تأمین شده از منبع است.

به طور ریاضی به صورت زیر تعریف می‌شود:

PF=توان واقعی(P)توان ظاهری(S)\{PF} = \frac{\{توان واقعی} (P)}{{توان ظاهری} (S)}PF=توان ظاهری(S)توان واقعی(P)​

این نسبت همیشه عددی بین ۰ و ۱ است. هر چه این عدد به ۱ نزدیک‌تر باشد، سیستم کارآمدتر است.

سه نوع توان در مدارهای AC

برای درک کامل پاور فکتور، باید سه نوع توان اصلی در یک مدار AC را بشناسید:

۱. توان واقعی (Real Power یا Active Power) – واحد: وات 

این توانی است که در واقع کار مفیدی انجام می‌دهد؛ مانند روشن کردن لامپ، چرخاندن موتور یا گرم کردن یک المنت. این توان توسط مصرف‌کننده جذب شده و به گرما، نور یا کار مکانیکی تبدیل می‌شود. این همان توانی است که شرکت برق بابت آن از شما پول دریافت می‌کند.

۲. توان راکتیو (Reactive Power) – واحد: ولت‌آمپر راکتیو

این توان برای ایجاد و حفظ میدان‌های مغناطیسی یا الکتریکی در بارهای سلفی (مانند موتورها، ترانسفورماتورها) یا خازنی (مانند خازن‌های تصحیح ضریب توان) لازم است. این توان به طور مداوم بین منبع و بار تبادل می‌شود و کار مفیدی انجام نمی‌دهد، اما برای عملکرد صحیح تجهیزات القایی ضروری است.

۳. توان ظاهری (Apparent Power) – واحد: ولت‌آمپر 

این توان کل است که توسط منبع (ژنراتور یا ترانسفورماتور) باید تأمین شود. این مجموع برداری توان واقعی و توان راکتیو است.

چرا پاور فکتور پایین (کمتر از ۱) مشکل‌ساز است؟

اگر پاور فکتور پایین باشد، به این معنی است که:

1. توان راکتیو ($\text{Q}$) زیاد است: برای تأمین مقدار ثابتی از توان واقعی سیستم مجبور است توان ظاهری بسیار بیشتری را از شبکه بکشد.
2. افزایش جریان: توان ظاهری بالاتر مستلزم جریان بیشتر در سیم‌کشی‌ها و تجهیزات است، در حالی که کار واقعی انجام شده (توان حقیقی) تغییری نکرده است.
3. اتلاف بیشتر: جریان بیشتر باعث افزایش تلفات گرمایی در سیم‌ها و ترانسفورماتورها می‌شود.
4. کاهش ظرفیت شبکه: ظرفیت ترانسفورماتورها و ژنراتورها بر اساس توان ظاهری اندازه‌گیری می‌شود. اگر$\text{PF}$ پایین باشد، تجهیزات شبکه با ظرفیت کامل کار می‌کنند اما خروجی مفید کمتری ارائه می‌دهند.

به همین دلیل، صنایع بزرگ که بارهای سلفی زیادی دارند (مانند کارخانه‌ها)، معمولاً توسط شرکت‌های برق به دلیل ضریب توان پایین، جریمه می‌شوند.

انواع بار و تأثیر آن‌ها بر پاور فکتور

1. بارهای مقاومتی خالص (Purely Resistive Loads): (مانند هیترهای الکتریکی یا لامپ‌های رشته‌ای)

• $\text{Q}=0$
• $\text{PF}=1$ (ایده‌آل)

2. بارهای سلفی (Inductive Loads): (مانند موتورهای القایی، بالاست‌های مغناطیسی)

• این بارها توان راکتیو مصرف می‌کنند (Q مثبت).
• $\text{PF}$ لگینگ (Lagging) است (ولتاژ از جریان جلوتر است). این شایع‌ترین حالت در صنعت است.

3. بارهای خازنی (Capacitive Loads): (مانند بانک‌های خازنی)

• این بارها توان راکتیو تولید می‌کنند (Q منفی).
• PF لیدینگ (Leading) است (جریان از ولتاژ جلوتر است).

تصحیح پاور فکتور (Power Factor Correction – PFC)

برای رساندن پاور فکتور به نزدیک ۱، توان راکتیو اضافی مصرف شده توسط بارهای سلفی باید توسط بانک‌های خازنی جبران شود. خازن‌ها توان راکتیو مورد نیاز موتورها را در محل تأمین می‌کنند، در نتیجه جریان کلی کشیده شده از شبکه کاهش یافته و PF بهبود می‌یابد.

خلاصه: پاور فکتور معیاری از کارایی سیستم‌های AC است؛ هدف همیشه رساندن آن به ۱ است تا حداکثر کار مفید با حداقل جریان و اتلاف انرژی تأمین شود.