معرفی ضریب توان

معرفی ضریب توان:

در شرایط ایده آل، توان حقیقی که در سیستم مصرف می شود معمولاً بزرگ تر از توان راکتیو است. شکل زیر نمودار برداری مؤلفه های توان را نشان می دهد.

نمودار برداری بالا را می توان به مثلث توان زیر تبدیل کرد.

طبق تعریف، «ضریب توان» (Power Factor) برابر با نسبت توان اکتیو به توان راکتیو است. ضریب توان با به دست آوردن زاویه θ در شکل بالا محاسبه می شود. در اینجا، θ زاویه بین توان حقیقی و توان ظاهری است.

در نتیجه، طبق قانون کسینوس ها (ضلع مجاور بر وتر)، ضریب توان را می توان به عنوان نسبت توان حقیقی به توان ظاهری محاسبه کرد. فرمول محاسبه ضریب توان به صورت زیر است:

در صورتِ معلوم بودن توان حقیقی و ضریب توان، با طرفین وسطین فرمول بالا توان ظاهری به دست می آید.

فرمول ضریب توان نشان می دهد که افزایش توان راکتیو (یعنی وجود بارهای راکتیو زیاد) سبب افزایش توان ظاهری و در نتیجه افزایش زاویه θ می شود.

این افزیش زاویه منجر به ضریب توان کمتر خواهد شد. در طرف مقابل، کاهش بارهای راکتیو (توان راکتیو) به افزایش ضریب توان می انجامد.

ضریب توان بالا، نشان دهنده بهره وری بالای سیستم الکتریکی است. همان گونه که از فرمول ضریب توان مشخص است، این پارامتر، عددی بین 0 و 1 است و هرچه مقدار ضریب توان به 1 نزدیکتر باشد، بازده سیستم بالاتر خواهد بود. ضریب توان، واحدی ندارد.

برای درک بهتر مفهوم ضریب توان، اسبی را در نظر بگیرید که ارابه روی یک مسیر ریلی را می کشد. خود اسب نمی تواند روی ریل قرار بگیرد.

وقتی اسب ارابه را به سمت جلو می کشد، دو نیرو روی ارابه عمل می کند: یک نیروی موازی ریلِ رو به جلو و یک نیروی عمود.

نیروی مستقیم، همان نیرویی است که به حرکت ارابه روی ریل کمک می کند. نیروی عمودی یا قائم تقریباً بدون استفاده است و فقط منجر به تلاش بیشتر اسب می شود. ترکیب این دو نیرو همان مقدار کل نیرویی است که بر ارابه وارد می شود.

از همین ایده می توانیم برای توصیف توان استفاده کنیم. توان اکتیو معادل با نیروی مستقیم است.

توان راکتیو نیز مانند نیروی عمودی عمل می کند که وجود دارد، اما هیچ کاری انجام نمی دهد. مقدار نیروی کلی نیز مشابه با توان ظاهری است.

همان طور که در تصویر بالا قابل مشاهده است، هرچه اسب به ارابه نزدیک تر باشد، نیروی عمودی کاهش یافته و مقدار ضریب توان به یک نزدیک تر می شود.

هرچه اندازه ضریب توان بیشتر باشد نیز حرکت یا نیروی بییشتری خواهیم داشت.