Współczynnik mocy

Współczynnik mocy (ang. power factor) – cosφ jest miarą wykorzystania energii. Współczynnik mocy obwodu elektrycznego charakteryzuje zdolność tego obwodu do odbioru energii elektrycznej w stosunku do wydolności energetycznej źródła zasilania. Inaczej mówiąc, jeśli odbiornik jest w stanie przyjąć całkowitą moc źródła, to współczynnik mocy takiego obwodu jest równy jedności - jest to możliwe wtedy gdy jest spełnione prawo Ohma. Przyczynami powodującymi, że współczynnik mocy jest mniejszy od jedności, jest występowanie w obwodach zjawisk akumulacji energii oraz odkształcenia przebiegów prądu w stosunku do napięcia zasilania.

W obwodach zasilanych napięciem sinusoidalnie zmiennym, a powodujących powstawanie prądu o przebiegach okresowych niesinusoidalnych, rozpatruje się bardzo często dwie składowe współczynnika mocy:

• $\cos \phi \,$ - składową związaną z przesunięciem fazowym między pierwszą harmoniczną prądu i napięciem;
• $\gamma \,$ - składowa związana z odkształceniem przebiegów prądu w stosunku do przebiegu napięcia.

Całkowity współczynnik mocy wynosi:

$\lambda =\gamma \cos \phi \,$

Moc czynną, bierną i pozorną można przedstawić graficznie w postaci trójkąta prostokątnego, zwanego trójkątem mocy. Z trójkąta tego wynika, że współczynnik mocy jest stosunkiem mocy czynnej do pozornej:
$P.F.=\frac{P}{S}$
gdzie:

• $P=\frac{1}{T} \cdot \int^T_0 V_{S}\cdot i_{S}\cdot dt$ - moc czynna
• $S=U_{SK}^{RMS}\cdot I_{SK}^{RMS}$ - moc pozorna (zespolona)

Przy sinusoidalnym napięciu zasilania:
$P=\frac{I_{1}^{RMS}}{I_{2}^{RMS}} \cdot \cos\phi_{1}$

$\cos\phi=\frac{P}{S}$

Odbiorniki prądu przemiennego pobierają ze źródła moc pozorną S, a oddają na zewnątrz moc czynną P w postaci energii cieplnej lub mechanicznej.

Zobacz też

• Poprawa współczynnika mocy

Bibliografia

• Strzelecki R., Supronowicz H.: Współczynnik mocy w systemach zasilania prądu przemiennego i metody jego poprawy, OWPW, Warszawa 2000, ISBN 83-7207-106-3.