In Wechselstromkreisen ist der Leistungsfaktor das Verhältnis der Wirkleistung , die für die Arbeit verwendet wird, und der Scheinleistung , die dem Stromkreis zugeführt wird.
Der Leistungsfaktor kann Werte im Bereich von 0 bis 1 erhalten.
Wenn die gesamte Leistung Blindleistung ohne Wirkleistung ist (normalerweise induktive Last), beträgt der Leistungsfaktor 0.
Wenn die gesamte Leistung Wirkleistung ohne Blindleistung (ohmsche Last) ist, beträgt der Leistungsfaktor 1.
Der Leistungsfaktor ist gleich der tatsächlichen oder wahren Leistung P in Watt (W) geteilt durch die Scheinleistung | S | in Voltampere (VA):
PF = P (W) / | S (VA) |
PF - Leistungsfaktor.
P - Wirkleistung in Watt (W).
| S | - Scheinleistung - Die Größe der komplexen Leistung in Voltampere (VA).
Für den Sinusstrom ist der Leistungsfaktor PF gleich dem Absolutwert des Cosinus des scheinbaren Leistungsphasenwinkels φ (der auch der Impedanzphasenwinkel ist):
PF = | cos φ |
PF ist der Leistungsfaktor.
φ ist der Phasenwinkel der Lehrleistung.
Die Wirkleistung P in Watt (W) ist gleich der Scheinleistung | S | in Voltampere (VA) mal dem Leistungsfaktor PF:
P (W) = | S (VA) | × PF = | S (VA) | × | cos φ |
Wenn die Schaltung eine Widerstandsimpedanzlast hat, ist die Wirkleistung P gleich der Scheinleistung | S | und der Leistungsfaktor PF ist gleich 1:
PF (ohmsche Last) = P / | S | = 1
Die Blindleistung Q in Volt-Ampere-Blindleistung (VAR) ist gleich der Scheinleistung | S | in Voltampere (VA) mal dem Sinus des Phasenwinkels φ :
Q (VAR) = | S (VA) | × | sin φ |
Einphasenstromkreisberechnung aus dem tatsächlichen Leistungsmesser P in Kilowatt (kW), der Spannung V in Volt (V) und dem Strom I in Ampere (A):
PF = | cos φ | = 1000 × P (kW) / ( V (V) × I (A) )
Dreiphasenstromkreisberechnung aus dem tatsächlichen Leistungsmesser P in Kilowatt (kW), der Netzspannung V L-L in Volt (V) und dem Strom I in Ampere (A):
PF = | cos φ | = 1000 × P (kW) / ( √ 3 × V L-L (V) × I (A) )
Dreiphasenstromkreisberechnung aus dem tatsächlichen Leistungsmesser P in Kilowatt (kW), dem Neutralleiter V L-N in Volt (V) und dem Strom I in Ampere (A):
PF = | cos φ | = 1000 × P (kW) / (3 × V L-N (V) × I (A) )
Die Leistungsfaktorkorrektur ist eine Anpassung des Stromkreises, um den Leistungsfaktor nahe 1 zu ändern.
Ein Leistungsfaktor nahe 1 verringert die Blindleistung in der Schaltung und der größte Teil der Leistung in der Schaltung ist Wirkleistung. Dies reduziert auch die Stromleitungsverluste.
Die Leistungsfaktorkorrektur erfolgt normalerweise durch Hinzufügen von Kondensatoren zum Lastkreis, wenn der Stromkreis induktive Komponenten wie einen Elektromotor aufweist.
Die Scheinleistung | S | in Voltampere (VA) ist gleich der Spannung V in Volt (V) mal dem Strom I in Ampere (A):
| S (VA) | = V (V) × I (A)
Die Blindleistung Q in Volt-Ampere-Blindleistung (VAR) ist gleich der Quadratwurzel des Quadrats der Scheinleistung | S | in Voltampere (VA) minus dem Quadrat der Wirkleistung P in Watt (W) (pythagoreischer Satz):
Q (VAR) = √ ( | S (VA) | 2 - P (W) 2 )
Q c (kVAR) = Q (kVAR) - Q korrigiert (kVAR)
Die Blindleistung Q in Blindampere (VAR) ist gleich dem Quadrat der Spannung V in Volt (V) geteilt durch die Reaktanz Xc:
Q c (VAR) = V (V) 2 / X c = V (V) 2 / (1 / (2π f (Hz) x C (F) )) = 2π f (Hz) x C (F) × V (V) 2
Der Leistungsfaktorkorrekturkondensator in Farad (F), der parallel zur Schaltung hinzugefügt werden soll, ist also gleich der Blindleistung Q in Volt-Ampere-Blindleistung (VAR) geteilt durch das 2π-fache der Frequenz f in Hertz (Hz) mal dem Quadrat Spannung V in Volt (V):
C (F) = Q c (VAR) / (2 & pgr; f (Hz) · V (V) 2 )