Współczynnik mocy, krótko mówiąc, to stosunek mocy roboczej do mocy pozornej, czyli mocy zapotrzebowanej. Współczynnik mocy określa sprawność energetyczną; im wyższa wartość, tym efektywniej energia elektryczna jest wykorzystywana; niska wartość oznacza mniej efektywne wykorzystanie energii. Aby obliczyć współczynnik mocy, należy podzielić moc roboczą (kW) przez moc pozorną (kVA). Uzyskanie 100% efektywności nie jest realistyczne, ale istnieje kilka sposobów na poprawienie współczynnika mocy.
Kondensatory korygujące współczynnik mocy mogą poprawić współczynnik mocy w określonych warunkach.
Ile wynosi idealny współczynnik mocy?
Niski współczynnik mocy oznacza, że nie wykorzystujesz efektywnie energii, za którą płacisz. Przy niskim współczynniku mocy do wytworzenia wymaganej mocy roboczej (kW) potrzebna jest większa moc pozorna (kVA). Wyższy współczynnik mocy jest lepszy, ponieważ oznacza, że energia wykorzystywana jest bardziej efektywnie. Powszechnie przyjętą docelową wartością współczynnika mocy jest 95%. Należy sprawdzić w zakładzie energetycznym, jakiego używają punktu odcięcia; wiele zakładów pobiera opłaty od klientów za niski współczynnik mocy.
Wykonywanie pomiarów zużycia energii i zarządzanie zużyciem
Mierząc jakość energii i zasilania można poznać rytm pracy zakładu i określić sposoby na utrzymanie płynnej i wydajnej pracy. Strategiczne zarządzanie energią jest kluczowym sposobem na zmniejszenie zużycia energii i rachunków za prąd. Jednym z powodów, dla których warto poprawić współczynnik mocy, jest zmniejszenie, lub nawet wyeliminowanie, kar i dopłat na rzecz zakładu energetycznego.
Aby to zrobić, należy określić, gdzie co miesiąc trafia energia. W pierwszej kolejności należy wykonać pomiary i zarejestrować dane dotyczące zużycia energii przez urządzenia i systemy. Rodzaj przyrządu, który będzie potrzebny do wykonania powyższych czynności, zależy od zakładu i potrzeb. Przyrząd wielofunkcyjny może obliczać utratę energii i rejestrować trójfazowe przebiegi napięcia i prądu w wysokiej rozdzielczości, podczas gdy inny przyrząd może dostarczać natychmiastowych danych o jakości zasilania. Znajomość poziomu składowych harmonicznych prądu ma duże znaczenie. Pomiar całkowitych zniekształceń harmonicznych (THD) może pomóc w ustaleniu, czy konieczne jest zastosowanie filtrowania. Należy także pamiętać, że zakład energetyczny ma wpływ jedynie na jakość napięcia. Zakład może żądać, by podłączone były wyłącznie dopuszczone obciążenia. Nie ponosi także odpowiedzialności za przepływ prądu wywołany przez instalację klienta.
Kroki do zwiększenia współczynnika mocy
Indukcyjność silnika i prądy harmoniczne to dwa powszechne czynniki przyczyniające się do niskiego współczynnika mocy. Aby poprawić współczynnik mocy, należy określić podstawową przyczynę jego niskiej wartości.
Gdy mamy do czynienia z prądem indukcyjnym, jednym z popularnych rozwiązań jest dodanie kondensatorów korygujących współczynnik mocy — urządzeń magazynujących energię elektryczną — do systemu dystrybucji energii. Kondensatory korygujące współczynnik mocy wymagają regularnych kontroli i wykonywania działań z zakresu zalecanej konserwacji zapobiegawczej, ale w normalnych warunkach będą działać bezawaryjnie przez wiele lat.
Jeśli przyczyną niskiego współczynnika mocy są składowe harmoniczne, rozwiązaniem jest wdrożenie ekonomicznego, pasywnego filtrowania LC (cewka-kondensator).
W bardziej złożonych sytuacjach konieczne jest zastosowanie aktywnego filtrowania. Ten rodzaj filtrowania kompensuje prądy bierne, prądy harmoniczne i prądy niesymetryczne.
Częstym błędem jest stosowanie kondensatorów do łagodzenia prądów harmonicznych. Kondensator będzie zachowywał się jak zwarcie dla wyższych składowych harmonicznych. Ze względu na rezystancję wewnętrzną, kondensator będzie się nagrzewać, co znacznie zmniejszy jego żywotność, gdyż wysoka temperatura spowoduje parowanie wewnętrznego elektrolitu.