Power Factor (PF.), Displacement PF., Distortion PF., Total PF. คืออะไร/ต่างกันอย่างไร?

โดย : Admin

โดยพื้นฐานความเข้าใจของวิศวกรไฟฟ้าทั่วไปนั้นค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ Power Factor หรือเรียกย่อๆ ว่า PF. ที่นิยามจากค่า cos(θ) ของมุมของกระแสและแรงดันที่ความถี่เดียวกันที่เกิดขึ้นดังแสดงในหัวข้อ Power Factor คืออะไร?

ซึ่งความเข้าใจนี้ถูกต้องสำหรับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่มีเฉพาะความถี่มูลฐานเท่านั้น (สำหรับประเทศไทย คือ 50Hz) โดยไม่มีความถี่อื่นหรือฮาร์มอนิกของแรงดันและกระแสมาปะปน เนื่องจากในปัจจุบันโหลดที่มีการใช้งานมีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear load) ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลในระบบมีส่วนประกอบของกระแสฮาร์มอนิกในปริมาณมาก และเป็นสาเหตุหลักของความเพี้ยนฮาร์มอนิกในขณะเดียวกัน ดังนั้นการนิยามหรือการคำนวนค่า Power Factor ของระบบที่มีปริมาณฮาร์มอนิกในระดับสูงจึงไม่สามารถใช้เฉพาะค่า cos(θ) มาระบุค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ได้

ในการประเมิณค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ของระบบที่มีแรงดันและกระแสฮาร์มอนิก การระบุค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) จะระบุในรูปของ Total Power Factor

กรณีไม่มีแรงดันฮาร์มอนิก (THD_v=0) โดยมีเฉพาะกระแสฮาร์มอนิกในระบบ

ในกรณีนี้สามารถแทน P/S₁ ด้วย cos(θ₁) ได้ เราเรียกค่านี้ว่า Displacement Power Factor โดย θ₁ คือมุมที่เกิดขึ้นของ fundamental current หรือกระแสฮาร์มอนิกอันดับที่ 1 เมื่อเทียบกับแรงดันแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นแรงดัน (THD_v=0), รูปคลื่นกระแส (THD_i=100),
θ₁=30°, Displacement PF.= 0.866, Total PF.= 0.61

รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นกระแสที่มีกระแสฮาร์มอนิก (สีแดง) โดยกระแสที่ความถี่ fundamental แสดงด้วยเส้นสีส้ม จะสังเกตได้ว่ารูปคลื่นแรงดันและกระแส fundamental มีมุมต่างกันอยู่ θ₁=30° ซึ่งทำให้ค่า Displacement PF. ในกรณีนี้มีค่าเท่ากับ (0.866)cos(θ₁) = 0.866 และเนื่องจากค่า THD_i=100 แทนลงในสมการที่ 1 จะได้ค่า Total PF. = 0.61 ความสัมพันธ์ระหว่าง Displacement PF. ค่า Total PF. และค่า THD_i แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Displacement PF. ค่า Total PF. และค่า THD_i

กรณีที่มีทั้งแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกเกิดขึ้นในระบบ

ในกรณีนี้ Distortion PF. จะมีค่าเท่ากับ

และเมื่อนำค่า THD_v และ THD_i ไปพล็อตกราฟจะได้ดังรูปที่3

รูปที่ 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Distortion PF. ค่า THD_v และค่า THD_i

_{จะเห็นได้ว่าในกรณีที่มีทั้งแรงดันและกระแสฮาร์มอนิก(Harmonic Current) เกิดขึ้นในระบบค่า Distortion PF. จะมีค่าลดต่ำลงตามการเพิ่มขึ้นตามปริมาณฮาร์มอนิก (Harmonic) ที่เกิดขึ้นและก็จะทำให้ค่า Total PF. ในสมการที่ 1 ลดลงเช่นเดียวกัน}

บทความโดยบริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

หากมีข้อสงสัยหรือต้องการศึกษาบทความเพิ่มเติมสามารถติดตามได้ที่ www.pq-team.com

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)