تفاوت میان نسخه‌های «ضریب توان»

۱۵ بایت اضافه‌شده ،  ۱۰ سال پیش
جز
ربات: تصحیح کاما، شمارگان هزارگان
جز (ربات افزودن: tr:Güç faktörü)
جز (ربات: تصحیح کاما، شمارگان هزارگان)
* مصرف کننده‌های راکتیو (خازنی یا سلفی)
 
انواع مختلف مصرف کننده‌ها در مدارهای الکتریکی رفتارهای متفاوتی از خود بروز می‌دهند؛ برای مثال مصرف کننده‌های اکتیو با تبدیل انرژی الکتریکی به شکل دیگری از انرژی,انرژی، انرژی الکتریکی را مصرف می‌کنند. این رفتار در مصرف کننده‌های راکتیو کمی متفاوت است چراکه این مصرف کننده‌ها به جای مصرف انرژی الکتریکی این انرژی را ذخیره می‌کنند. این انرژی ذخیره شده تا زمانی در المان باقی می‌ماند که المان به وسیله یک جریان یا ولتاژ ثابت از طرف منبع تغذیه شود. با پایان یافتن روند تغذیه,تغذیه، مصرف کننده راکتیو شروع به جبران انرژی کاسته شده می‌کند بدین صورت که انرژی ذخیره شده خود را دوباره به مدار بازمی‌گرداند. در مدارهای DC این عملکرد بارهای راکتیو تأثیر زیادی بر روی عملکرد شبکه الکتریکی نمی‌گذارد اما در یک مدار AC به علت تغییر دایم میزان انرژی وارد شده به مدار بارهای راکتیو می‌توانند موجب ایجاد اختلال در عملکرد شبکه شوند به این صورت که در آغاز هر سیکل بارهای راکتیو مانند یک مصرف کننده از مدار انرژی دریافت می‌کنند و این انرژی را تا لحظه ماکسیمم یا پیک موج در خود نگاه می‌دارند. با کاهش یافتن روند تغذیه بار,بار، این بار انرژی ذخیره شده خود را - که با توجه به نوع بار می‌تواند به صورت ولتاژ یا جریان باشد – به مدار بازمی‌گرداند این بازگشت انرژی تأثیرات خاصی را در مدار به دنبال خواهد داشت که به آنها خواهیم پرداخت.
 
== ضریب توان ==
[[پرونده: Power factor 1.svg|thumb|left|300px|شکل موج جریان,جریان، ولتاژ,ولتاژ، توان و توان متوسط در ضریب توان 1 (<math>\phi\,= 0</math>)]]
[[پرونده: Power factor 0.svg|thumb|left|300px|شکل موج جریان,جریان، ولتاژ,ولتاژ، توان و توان متوسط در ضریب توان 0 (<math>\phi\,= 90 </math>)]]
[[پرونده: Power factor 0.7.svg|thumb|left|300px|شکل موج جریان,جریان، ولتاژ,ولتاژ، توان و توان متوسط در ضریب توان تقریبی 0.7 (<math>\phi\,= 45</math>)]]
در یک مدار کاملاً مقاومتی شکل موج جریان و ولتاژ با هم هم‌زمان هستند (یعنی در یک زمان صفر و ماکسیمم می‌شوند). حال اگر در مدار بار راکتیوی مانند خازن یا القاگر وجود داشته باشد انرژی ذخیره شده در این نوع بارها باعث به وجود آمدن اختلاف بین شکل موج ولتاژ و جریان می‌شود. این انرژی ذخیره شده به منبع باز خواهد گشت در حالیکه تأثیر مثبتی در عملکرد بار نخواهد داشت. به این ترتیب یک مدار با ضریب توان پایین در مقایسه با یک مدار با ضریب توان بالا نیازمند جریان بیشتری برای ایجاد مقدار ثابتی از توان واقعی است.
 
مدارهایی که شامل مصرف‌کننده‌های کاملاً مقاومتی هستند (مانند لامپ‌های رشته‌ای,رشته‌ای، بخاری‌های برقی,برقی، اجاق‌های برقی و ...) ضریب توانی برابر 1 دارند در حالی که در مدارهایی که دارای بارهای راکتیو هستند (مانند خازن‌ها,خازن‌ها، موتورها,موتورها، ترانسفورماتورها و...) ضریب توان کمتر از یک است. ضریب توان صفر در یک مدار بدین معناست که تمام بار مدار به صورت راکتیو است و در هر سیکل انرژی ذخیره شده در بار به منبع باز می‌گردد در حالیکه زمانیکه ضریب توان 1 است تمام انرژی فرستاده شده به وسیله منبع در بار مصرف می‌شود. ضریب توان یک بار با توجه به جهت زاویه بین جریان و ولتاژ می‌تواند ''پیش‌فاز'' یا ''پس‌فاز'' باشد. برای نشان دادن جهت این زاویه از علامت منفی یا مثبت نیز استفاده می‌شود.
 
در بارهای القایی مانند موتورهای الکتریکی یا ترانسفورماتورها شکل موج جریان عقب‌تر از ولتاژ است در حالی که این مورد در بارهای خازنی مانند بانک‌های خازنی یا کابل‌های‌زیر زمینی درست برعکس است به این ترتیب که شکل موج جریان از شکل موج ولتاژ جلوتر است. با این حال هر دو نوع این بارها انرژی را در خود ذخیره می‌کنند با این تفاوت که در بارهای القایی انرژی به صورت میدان مغناطیسی و در بارهای خازنی انرژی به صورت میدان الکترواستاتیکی ذخیره می‌شود.
:<math>S^2\,\! = {P^2\,\!} + {Q^2\,\!}</math>
 
در صورتی که <math>\phi\,</math> را زاویه بین جریان و ولتاژ در نظر بگیریم,بگیریم، آنگاه برای به دست آوردن ضریب توان یا <math>\left|\cos\phi\right|</math> خواهیم داشت:
 
:<math> P = S \left|\cos\phi\right| </math>
ضریب توان در یک مدار تک فاز (یا یک مدار سه فاز متعادل) را می‌توان از روش ''وات‌متر- آمپرمتر- ولت‌متر'' اندازگیری کرد. به این ترتیب که توان به دست آمده به صورت وات (توان واقعی) را بر حاصل ضرب ولتاژ و جریان (توان ظاهری) تقسیم می‌کنیم. نسبت به دست آمده در واقع میزان ضریب توان بار است. البته ضریب توان در یک مدار سه فاز نامتعادل را نمی‌توان به این روش اندازگیری کرد.
 
برای اندازگیری ضریب توان می‌توان از یک دستگاه اندازگیری مستقیم ضریب توان نیز استفاده کرد. نوع انالوگ این دستگاه از دو قاب گردان الکترودینامیکی تشکیل شده است. این دو قاب گردان به صورت موازی به مدار متصل شده‌اند. اگر این دو قاب را A و B بنامیم در سر راه قاب A یک مقاومت و در سر راه قاب B یک القاگر قرار داده شده است به این ترتیب جریان در قاب B نسبت به قاب A با تاخیر همراه است. در حالتی که ضریب توان 1 باشد جریان در قاب A با جریان مدار هم زاویه است و بنابراین گشتاور بیشینه در قاب A به وجود می‌آید و میزان ضریب توان را حداکثر مشخص می‌کند بنابراین 1 بودن ضریب توان مشخص خواهد شد. در ضریب توان صفر,صفر، جریان جاری در قاب B با جریان مدار هم زاویه است و بنابر این گشتاور بیشینه در این قاب به وجود خواهد آمد که نشان دهنده مینیمم بودن ضریب توان است. در ضریب توان‌های بین این دو مقدار دستگاه اندازگیری با توجه به نسبت گشتاور در دو قاب میزان ضریب توان را مشخص می‌کند.
 
نوع دیگری از دستگاه‌های اندازگیری مستقیم ضریب توان دستگاه‌های دیجیتال هستند. این دستگاه‌ها با اندازگیری میزان اختلاف زمانی بین شکل موج جریان و ولتاژ یا اندازگیری میزان توان ظاهری و توان واقعی میزان ضریب توان را تشخیص می‌دهند. روش اول - یعنی اندازگیری میزان اختلاف بین جریان و ولتاژ - تنها در صورتی قابل استفاده است که شکل موج جریان و ولتاژ کاملاً سینوسی باشد. در بارهایی مانند یکسوکننده‌ها استفاده از این روش میزان درست ضریب توان را اندازگیری نخواهد کرد.
۵۹۲٬۸۸۴

ویرایش