ضریب توان: تفاوت میان نسخه‌ها

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.

[[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>)]]

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 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:

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.