Güç faktörü

Güc faktörü Alternatif akım (AA veya AC) elektrik güç sisteminde aktif gücün oranı olarak tanımlanır ve 0 ile 1 arasında bir sayıdır .(çoğunlukla yüzde olarak gösterilik, örn: 0,5 pf = %50 pf). Aktif güç belli bir zamanda iş gören devrenin kapasitesidir. Görünür güç devredeki akım ve gerilimin ürünüdür. Yükdeki enerji depolamadan dolayı veya lineer (doğrusal) olmayan yüklerde, görünür güç aktif güçten daha büyüktür.

Lineer devrelerde güç faktörü

Güç faktörü 1 iken, AA gerilim ve akımdaki ani ve ortalama güç hesabı (=0, cos=1). Mavi çizgi eksenin üstünde olduğunda, tüm güç, yük tarafından tüketilen aktif güçtür.

Güç faktörü 0 iken, AA gerilim ve akımdaki ani ve ortalama güç hesabı (=90, cos=0). Mavi çizgi tüm gücün çevrimin ilk çeyreğinde geçici yükte depolandığını gösterken çevrimin ikinci çeyreğinde ise sisteme dönüyor. Bu yüzden aktif güç tükenmez.

Güç faktörü gerideyken, AA gerilim ve akımdaki ani ve ortalama güç hesabı (=45, cos=0.71). Mavi çizgi, çevrimin φ ile belirtilen parçasında gücün birazı sisteme döndüğünü gösteriyor.

Saf dirençli (omik) Alternatif akım devresinde, gerilim ve akımım dalga şekilleri arasında faz farkı yoktur. Buna karşılık, reaktif yükler kapasitörler veya indüktörlerden oluşur ve bu tür devrelerde akım ve gerilim dalga şekilleri arasında faz farkı vardır, yani akım ve gerilim aynı anda maksimum noktaya erişmez ve aynı anda sıfıra düşmez.

Tanımlama ve hesaplama

AA güçünün üç bileşeni vardır: gerçek güç (Aktif güç)(P), watt (W) ile ölçülür; görünür güç (S),volt-amper (VA) ile ölçülür ve reaktif güç (Q), (var) ile ölçülür.

Güç faktörü şu şekilde tanımlanır:

${\displaystyle {\frac {P}{S}}}$.

Sinüzoid dalga formunun mükemmelliğinden dolayı, P, Q ve S şu şekilde üçgensel vektör olarak ifade edilebilir:

${\displaystyle S^{2}\,\!={P^{2}\,\!}+{Q^{2}\,\!}.}$

Akım ve gerilim arasındaki faz açısı ${\displaystyle \phi }$ olsun. Bu durumda güç faktörü ${\displaystyle \left|\cos \phi \right|}$'ye eşittir ve:

${\displaystyle P=S\left|\cos \phi \right|.}$ olur

Birimler uyumlu olduğunda güç faktörü 0 ile 1 arasında boyutsuz nicelik olarak tanımlanır. Güç faktörü 0'a eşit olduğunda, enerji tamamen reaktiftir ve yükte depolanan enerji her bir çevrimde kaynağa döner, Güç faktörü 1 olduğunda, kaynaktan sağlanan tüm enerji yük tarafından tüketilir. Faz açısının işaretini göstermesi için güç faktörü genellikle "önde" veya "geride" ifade edilir.

Lineer yüklerin güç faktörünü düzeltme

Bir sistemin güç faktörünün daima 1'e yakın olması arzu edilir. Bu güç faktörü düzeltme (PFC), bobin veya kondansatör ekleyip çıkartarak yapılır.