ما هو معامل القدرةPower Factor وما هي تأثيراته ومميزات تحسينه

معامل القدرة Power Factor

معامل القدرة هو النسبة بين القدرة الفعالة والتي تستهلك فعلا بالأحمال وتقاس بالكيلو وات (kW) والقدرة الكلية المطلوبة والتي تسمى القدرة الظاهرية وتقاس بالكيلو فولت أمبير.

القدرة الفعالة هي التي تنجز العمل الحقيقي مثل إنتاج الحرارة، الضوء، الحركة ....إلخ. أما القدرة المفاعلة فهي التي تساعد على وجود المجال الكهرومغناطيسي وتقاس بالكيلو فولت أمبير مفاعلة.
القدرة الكلية وتسمى القدرة الظاهرية وهي مزيج من القدرة الفعالة والقدرة المفاعلة وتقاس بالكيلو فولت أمبير (kVA).

معامل القدرةPower Factor

ويقيس معامل القدرة فعالية نظام القدرة الكهربي المستخدم ويعني معامل القدرة العالية أن النظام الكهربي يستخدم بفعالية كبيرة بينما معامل القدرة المنخفض يشير إلى الاستخدام السيئ الكهربي.

فعندما يكون معامل القدرة مساويا الواحد فإن ذلك يعني أن كل القدرة المنتجة بواسطة النظام الكهربي تستهلك لإنتاج العمل الفعال.

على الجانب الآخر فإن المعدات المفاعلة هي المعدات التي تستخدم الملفات الحثيه أو المكثفات مثل المحركات الكهربية والمحولات... إلخ.

هناك نسبة كبيرة

مثلث القوي

من الآلات الكهربائية المستخدمة في الصناعة لها معامل قدرة منخفض. فأي منشأة صناعية تحتوي على أنواع المعدات والآلات الكهربائية الآتية يكون لها معامل قدرة منخفض والتي تتطلب خطوات لتحسين معامل القدرة وهي :

كل أنواع المحركات الحثية والتي تمثل معظم الأحمال الصناعية
ثيراستور القوى والذي يستخدم للتحكم في محركات التيار المستمر والعمليات الكهروكيميائية.
محولات القوى ومنظمات الجهد.
آلات اللحام الكهربي.
أفران القوس الكهربي والأفران الحثية.
الملفات الخانقة والأنظمة المغناطيسية.
كشافات الفلورسنت والنيون.

تأثيرات معامل القدرة

سعة النظام الكهربي

الكيلو فولت أمبير هي القدرة الكلية المتاحة في النظام الكهربي.
القدرة الفعالة= القدرة الكلية ×معامل القدرة، أي أن معامل القدرة العالي يعني زيادة سعة النظام الكهربي المتاح ومع زيادة سعة النظام الكهربي يصبح الجهد أكثر استقرارا عند توصيل وفصل الأحمال الكهربية وكذلك يمكن إضافة أحمال أكثر للنظام الكهربي عند الاحتياج.

مفاقيد النظام الكهربي

مع معامل القدرة العالي فإن التيار الكهربي المطلوب للحمل يصبح أقل وبالتالي فإن القدرة المفقودة تقل وبالتالي فإن الارتفاع في درجة حرارة الأجهزة مثل الكابلات والمحولات وقضبان التوزيع وهكذا يقل مما يزيد من العمر الافتراضي للأجهزة.

تكاليف شركات الكهرباء

يجب أن يكون معامل القدرة لنظام التوزيع الكهربى عاليا وذلك لزيادة كفاءة النظام الكهربي والاستفادة القصوى بالقدرة المولدة. لذلك فإن شركات الكهرباء تفرض غرامة معامل قدرة على المستهلك وتطالبه بالمحافظة على مستوى لا يقل عن 95%لمعامل القدرة لتجنب فرض الغرامة.

خطوط النقل الكهربي

يزداد التيار المار في خط النقل الكهربي عندما يقل معامل القدرة الكهربية وذلك بتثبيت القدرة الكهربية الفعالة المنقولة على الخط الكهربي وبذلك لابد من زيادة مساحة مقطع موصلات خط النقل مما يتسبب في زيادة تكاليف الخط. وأيضا بزيادة التيار الكهربي تزداد مفاقيد خط النقل الكهربي مما يقلل من كفاءة خط النقل وكذلك يتسبب ارتفاع التيار في زيادة انخفاض الجهد على الخط.

التأثير على المحولات الكهربية

تقل سعة المحول للقدرة الفعالة kW capacity مع انخفاض معامل القدرة لذلك يزداد الجهد بداخله.

التأثير على القواطع وقضبان التوزيع

لابد من زيادة مساحة مقطع قضبان التوزيع وكذلك مساحة سطح التلامس للقواطع الكهربية عند نفس قيمة القدرة الكهربية المنقولة عند
معامل القدرة المنخفض.

التأثير على المولدات الكهربية

مع معامل القدرة المنخفض تقل سعة القدرة الظاهرية وكذلك سعة القدرة الفعالة للمولدات وتزداد القدرة المعطاة بواسطة المثير (Exciter) ويزداد الفقد في الملفات النحاسية للمولد وتقل مع ذلك كفاءة المولد.

التأثير على المحرك المبدئي للمولد (prime movers)

بانخفاض معامل القدرة الكهربي يطلب من المولد المزيد من القدرة المفاعلة Q ولكن كمية معينة من الطاقة مطلوبة لإنتاج القدرة المفاعلة وتستمد هذه الطاقة من المحرك المبدئي للمولد أي أن جزءا من سعة المحرك المبدئي تكون عاطلة.
لذلك فالعمل عند معامل قدرة منخفض يقلل من كفاءة المحرك المبدئي للمولد.

مميزات تحسين معامل القدرة

عند عمل الشبكات الكهربية بمعامل قدرة منخفض تزداد التكاليف الرئيسة لمحطات التوليد وأنظمة النقل والتوزيع الكهربي. ولذلك فمن المستحسن للمستهلك والمغذي أن تعمل الشبكات الكهربية عند معامل قدرة مرتفع. وتلخص النقاط التالية فوائد تحسين معامل القدرة
فوائد تحسين معامل القدرة

الاستخدام الأفضل لسعة القدرة الفعالة للمحرك المبدئي للمولد.
زيادة سعة القدرة الفعالة للمولد الكهربي.
زيادة سعة القدرة الفعالة للمحول الكهربي.
زيادة كفاءة كل الوحدات في الشبكة الكهربية.
تقليل تكاليف الوحدات في الشبكة.
تحسين تنظيم الجهد على خطوط النقل الكهربي.

إلكترون باشا