โหลดทางไฟฟ้าไฟฟ้ากระแสสลับ มีอยู่ 3 ชนิด คือ
โหลดที่เป็นความต้านทาน ( R ) โหลดที่เป็นตัวเหนี่ยวนำ ( L ) และโหลดที่เป็นตัวเก็บประจุ ( C ) ซึ่งปกติโหลดส่วนใหญ่ในวงจร
จะเป็นโหลดที่เป็นความต้านทาน จะเป็นโหลดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
เพราะกำลังไฟฟ้าจะใช้ไปเป็นพลังงานให้กับโหลดอย่างเต็มที่ ไม่มีค่าความสูญเสีย หรือสูญเสียน้อยที่สุด
และโหลดที่ประกอบไปด้วยตัวเหนี่ยวนำ คือขดลวดทุกอย่าง เช่น มอเตอร์ บาลาสของหลอดฟลูออเรสเซนต์
จะทำให้มีกำลังไฟฟ้าต้านกลับจากค่าความต้านทานเชิงซ้อนของขดลวด
ซึ่งเป็นกำลังไฟฟ้าสูญเสีย ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานขึ้น
ดังนั้นในการลดความสูญเสียที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าจากโหลด L เราสามารถทำได้โดยการต่อตัวเก็บประจุ
คือตัวคาปาซิเตอร์ขนานเข้าไปในระบบ ไปหักล้างกับโหลด L ก็จะทำให้ระบบกลับมามีประสิทธิภาพตามที่เราต้องการ
เพาเวอร์แฟกเตอร์
จะเป็นตัวบอกให้เราทราบว่าอุปกรณ์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพเพียงใด
ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์
จะมีค่า ตั้งแต่ 0 - 1 ไม่มีหน่วย ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่ดีจะมีค่า 1
โดยปกติค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์จะเป็นแบบล้าหลัง
หมายถึงโหลดจะประกอบด้วยความต้านทาน ( R ) และตัวเหนี่ยวนำ (
L )
การแก้เพาเวอร์แฟคเตอร์ทำได้โดยการต่อตัวเก็บประจุ
( C ) ขนานเข้าไปในวงจร ก็จะทำให้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์เข้าใกล้
1 มากขึ้นนั่นเอง
ตัวอย่างที่
1
ภาพที่ 1
จากวงจรในภาพที่ 1 จงหาค่า
1.
เพาเวอร์แฟคเตอร์ ( PF )
2. จงหากำลังไฟฟ้า P, Q และ S
3.
เขียนสามเหลี่ยมกำลัง
4.
ถ้าต้องการให้ PF มีค่าเท่ากับ 0.9
จะต้องใช้ตัวเก็บประจุขนาดเท่าใดต่อขนานกับวงจร
วิธีทำ
q
= 45° ล้าหลัง ( ค่า q คือค่ามุมของ Z
)
1.
เพาเวอร์แฟคเตอร์
2. หากำลังไฟฟ้า P, Q และ S
หาค่ากำลังไฟฟ้าปรากฎ
จากสูตร S = EI
= 60 x 2.12
= 127.2 VA
หาค่ากำลังไฟฟ้าจริง
จากสูตร P
= EIcosq
= 60 x 2.12 x cos45°
= 127.2 x
0.707
= 89.93 W
หาค่ากำลังไฟฟ้าต้านกลับ
จากสูตร Q
= EIsinq
= 60 x 2.12 x sin45°
= 127.2 x
0.707
= 89.93 VAR
3.
เขียนสามเหลี่ยมกำลัง
ภาพที่ 2 สามเหลี่ยมกำลังของวงจร ภาพที่ 1
4. ถ้าต้องการให้ PF
มีค่าเท่ากับ 0.9 จะต้องใช้ตัวเก็บประจุขนาดเท่าใดต่อขนานกับวงจร
การแก้เพาเวอร์แฟคเตอร์
สามารถทำได้โดยการต่อตัวเก็บประจุขนานเข้าไปในวงจร ดังภาพด้านล่าง
ภาพที่ 3 เพิ่มตัวเก็บประจุเพิ่มในวงจรเดิม
เมื่อต่อตัวเก็บประจุเข้าไปแล้วจะทำให้เกิดกำลังไฟฟ้าต้านกลับจากค่าตัวเก็บประจุ
ซึ่งจะไปหักล้างกับค่ากำลังไฟฟ้าต้านกลับที่เกิดจากตัวเหนี่ยวนำของวงจรเดิมทำให้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์เข้าใกล้
1 มากขึ้นนั่นเอง ซึ่งค่าของตัวเก็บประจุที่จะทำให้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ของวงจรมีค่าตามที่เราต้องการสามารถหาได้ดังนี้
จากวงจรเดิม
PF
= 0.707
q
= 45°
ต้องการปรับให้
PF = 0.9
หาค่ามุมของเฟสใหม่
จะได้
PF = cosqʼ
\ cosqʼ
= 0.9
qʼ
= cos-1 0.9
= 25.84° ล้าหลัง
เขียนสามเหลี่ยมกำลังใหม่เปลี่ยนจากเดิมได้ดังนี้
จากสามเหลี่ยมกำลังด้านบน
จะเห็นว่า
กำลังไฟฟ้าจริงจะมีค่าเท่าเดิม
\ Pʼ = P = 89.93 W
จากกำลังไฟฟ้าจริงใหม่ ( Pʼ ) จะสามารถหาค่ากำลังไฟฟ้าปรากฎใหม่ ( Sʼ ) ได้จากสูตร
จากกำลังไฟฟ้าจริงใหม่ ( Pʼ ) จะสามารถหาค่ากำลังไฟฟ้าปรากฎใหม่ ( Sʼ ) ได้จากสูตร
Pʼ = Sʼ
cosqʼ
จากกำลังไฟฟ้าปรากฎใหม่ ( Sʼ ) จะสามารถหาค่ากำลังไฟฟ้าต้านกลับใหม่ ( Qʼ ) ได้จากสูตร
Qʼ
= Sʼsinqʼ
= 99.92 x sin25.84°
= 99.92 x 0.436
= 43.57 VAR
หรือหา ได้จากสามเหลี่ยมกำลังตามทฤษฎีพีธากอรัส
ดังนั้น
กำลังไฟฟ้าต้านกลับที่ตัวเก็บประจุต้องสร้างขึ้นมาเพื่อไปหักล้างกับกำลังไฟฟ้าต้านกลับเดิม
จะเท่ากับ
QC
= Q - Qʼ
= 89.93 - 43.57
= 46.36 VAR
ซึ่งกำลังไฟฟ้าต้านกลับที่ตัวเก็บประจุนี้
จะมีค่าเท่ากับกำลังไฟฟ้าปรากฏที่ตัวเก็บประจุด้วย เนื่องจากกำลังไฟฟ้าในวงจรที่มีเฉพาะตัวเก็บประจุตัวเดียวจะเกิดกำลังไฟฟ้า
2 ชนิดเท่านั้น คือ กำลังไฟฟ้าปรากฏ ( S ) และกำลังไฟฟ้าต้านกลับ
( Q ) และจะมีขนาดเท่ากัน
ดังนั้นเราจะสามารถหากระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุที่ต่อเข้าไปในวงจรได้
ดังนี้
เมื่อรู้ค่า IC ก็จะสามารถหาค่า XC
ได้ ดังนี้
เมื่อรู้ค่า XC ก็จะสามารถหาค่า C
ได้ ดังนี้
เพราะฉะนั้น
หากเราต้องการปรับค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ของวงจรให้เป็น 0.9
เราต้องใส่ตัวเก็บประจุขนาด 34.19 mF ขนานเข้าไปในวงจร ดังภาพที่ 3
ความคิดเห็น