مثلث توان چیست؟

برای تعریف توان اکتیو و راکتیو ابتدا باید بدانیم در شرایط کلی با چند نوع بار رو به رو هستیم :

بار الکتریکی

بار الکتریکی خاصیت فیزیکی اصلی یک ماده است که باعث می شود وقتی ماده درون میدان الکتریکی یا مغناطیسی قرار گیرد، نیرویی را تجربه کند. بار الکتریکی با یک میدان الکتریکی در ارتباط است و بار الکتریکی متحرک یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

1.  بارهای اهمی
2.  بارهای غیر اهمی یا راکتیو

بارهای اهمی یا مقاومتی Resistive Loads

این بارها ساده ترین بارهای الکتریکی هستند از عناصر مقاومتی تشکیل شده اند و فاقد راکتانس سلفی یا خازنی هستند. به هرحال در شرایط ایدآل تمام توان تزریق شده به یک بار اهمی یا مقاومتی به شکل مثبت صرف کار خواهد شد . که به این توان توان واقعی یا توان کاری Real Power می گویند.

بارهای راکتیو

بارهای راکتیو از منبع جریان می کشند در نتیجه توان مفید بسیار کمی صرف می کنند ، زیرا توانی که از منبع دریافت می کنند با آن کاری انجام نمی شود و آن را دوباره به منبع بازگشت می دهند . از این رو به آنها با غیر فعال یا راکتیو Reactive Loads می گویند. بارهای راکتیو عموما ناشی از اثر خازنی Capacitive یا سلفی Inductive می باشند .

توان اکتیو چیست؟

توانی که به صورت واقعی برای کارهای مفید در مدارات AC یا DC مورد استفاده قرار می‌گیرد، توان اکتیو نامیده می‌شود. این توان، توان حقیقی، مفید یا توان کامل نیز نامیده و با P نشان داده می‌شود و واحد آن وات کیلووات و مگاوات می‌باشد. در یک مدار DC، ضرب ولتاژ در جریان، توان مصرف شده را نشان می‌دهد. برای مدارهای AC مقاومتی خالص نیز همین مورد صادق است. اما در مدارهای AC پیچیده‌تر شامل عناصر غیرفعال راکتیو (مانند سلف و خازن)، ضرب جریان در ولتاژ، با فرکانس تغییر می‌کند.

فر مول‌های توان اکتیو:

توان راکتیو چیست؟

در مدارهای AC، یک مولفه ی توان دیگر نیز تعریف می‌شود که به هنگام اختلاف فاز ولتاژ و جریان در مدار وجود دارد. این توان، توان راکتیو (Reactive Power) یا توان موهومی یا غیر مفید نامیده می‌شود. در واقع توان راکتیو توانی است که بین منبع و بار در مدار حرکت می‌کند و بازمی‌گردد و با Q نشان داده می‌شود و بر حسب وار (ولت آمپر راکتیو)، کیلووار و مگاوار بیان می‌گردد.توان راکتیو نیز مفید است بدان معنا که به تولید میدان الکتریکی و مغناطیسی کمک می‌کند و در مدار ذخیره و توسط ترانسفورماتور و موتورهای القایی و غیره تخلیه می‌گردد.

فرمول‌های توان راکتیو :

در یک مدار AC، ضرب ولتاژ و جریان برحسب ولت-آمپر (VA) به‌عنوان توان ظاهری شناخته شده و با نماد S نشان داده می‌شود.

تشبیه توان راکتیو به کف نوشابه

توان راکتیو را می‌توان به کف روی یک لیوان نوشابه تشبیه کرد. شما پول یک لیوان پر از نوشابه را می‌دهید، اما آن چیزی که می‌نویشید، اغلب کمتر از یک لیوان کامل است. این به دلیل آن است که فضای اضافه‌ای از لیوان اشغال شده که همان کف است. در بسیاری از کاربردهای صنعتی، وجود توان راکتیو در مدار مفید است. در حالی که توان اکتیو یا حقیقی، انرژی لازم برای حرکت یک موتور، گرم کردن خانه یا روشن کردن لامپ‌ها را تامین می‌کند، توان راکتیو با گردش موثر توان در شبکه و خطوط انتقال، در هرجایی که نیاز بار باشد، نقش مهم تنظیم ولتاژ را ایفا می‌کند.هرچند کاهش توان راکتیو، ضریب توان و بازده سیستم را بهبود می‌دهد، اما از سوی دیگر یک مقدار کافی از آن برای کنترل ولتاژ و غلبه بر تلفات شبکه انتقال لازم است. این به آن دلیل است که اگر ولتاژ شبکه به اندازه کافی بالا نباشد، تامین توان اکتیو ممکن نخواهد بود. اما وجود توان راکتیو خیلی زیاد در شبکه، منجر به گرمای بیش از حد ، افت ولتاژ ناخواسته و اتلاف توان در خطوط انتقال می‌شود.

ضریب توان چیست ؟

ضریب توان نامناسب یکی از عوامل اصلی افزایش هزینه و قطعی برق است.به هر میزان که ضریب توان مصرف کننده ها افزایش یابد، مقدار جریان عبوری ازشبکه (به ازای توان مصرفی ثابت) کاهش خواهد یافت که این موضوع باعث کاهش تلفات و کاهش افت ولتاژ و افزایش ظرفیت خطوط،ترانسفورماتورها و غیره می شود. از طرف دیگر با اعمال مدیریت بر تعرفه های برق، می توان مصرف کننده ها رابه سمت مصرف در ساعاتی که هزینه انرژی مصرفی کمتر باشد هدایت نمود.

اندازه گیری ضریب توان

برای اندازه گیری ضریب توان به کلمپ پاور متر یا توان سنج انبری نیاز داریم. کلمپ را دور بار تک فاز که جریان از آن عبور میکند قرار می دهیم ، سپس پروب های قرمز و مشکی را به دو سر فاز و نول ولتاژ وصل می کنیم. در نهایت سلکتور را برروی توان تنظیم می کنیم و مقدار توان بر حسب وات را مشاهده می کنیم. با استفاده از منو انتخاب، بر روی PF رفته و میزان PF رامشاهده می کنیم. در برخی مدلها امکان اندازه گیری PF سه فاز نیز امکان پذیر است.

اصلاح ضریب توان

اصلاح ضریب توان که با عبارت PFC نمایش داده می‌شود، فرآیند تعدیل ضریب توان از مقادیر کوچکتر از ۱ به مقادیر نزدیک ۱ است. این فرایند ممکن است در طول انتقال انرژی الکتریکی و در پست‌ها تغییر ولتاژ انجام شود چرا که به این ترتیب راندمان تبدیل ولتاژ بالامی‌رود همچنین هزینه های مربوط به انتخاب کابل و سایر تجهیزات کاهش می یابد. به طور کلی ضریب توان بالاتر در انتقال و تولید انرژی الکتریکی مناسب‌تر است چرا که در این صورت تلفات مربوط به انتقال و تولید کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های مربوط به تولید و انتقال نیز کاهش می‌یابند.