Name: reducing reactive power in ac loads
Uploaded: 2024-07-08T13:19:54.000Z
Duration: 1 min 20 s
Channel: JoVE

Bir fabrikaya güç aktarımı, hem aktif hem de reaktif gücün transferini içerir. Aktif gücün toplam güce oranı, güç faktörünü tanımlar.
Düşük bir güç faktörü, endüktif elektrik yükünün daha fazla reaktif gücü emdiği ve düşük gecikmeli bir güç faktörüne neden olduğu anlamına gelir. Bu, yük boyunca büyük voltaj düşüşlerine ve termal kayıplara neden olur, elektrik maliyetlerini artırır ve sistem verimliliğini azaltır.
Güç faktörü, yüke paralel olarak kendi kendini ayarlayan kapasitörler gibi dengeleyici bir empedans eklenerek geliştirilebilir. Bu yaklaşım, güç faktörünü mümkün olduğunca birliğe yaklaştırır.
Kondansatör eklemenin etkisi, güç üçgeni kullanılarak gösterilebilir. Orijinal devrenin güç üçgeni incelenerek gerçek ve reaktif güç belirlenebilir.
Kapasitif bir yük eklemek, gerçek gücü değiştirmeden güç faktörü açısını azaltır. Yeni üçgenden, düzeltilmiş reaktif gücün değeri hesaplanır.
Reaktif güçteki bu azalma, şönt kapasitansından kaynaklanır. Reaktif güç ifadelerini tekrar gözden geçirerek, şönt kondansatör değeri belirlenir.

 güç faktörü düzeltme

Bir fabrikaya güç aktarımı, aktif ve reaktif gücün bir kombinasyonu olan görünür gücün transferini içerir. Güç faktörü, elektrik gücünün ne kadar etkili bir şekilde faydalı iş çıkışına dönüştürüldüğünü ölçer. İşi yapan gerçek gücün (KW), devreye verilen görünen güce (KVA) oranı.

<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/15123/15123_Equation_1.svg" style="height: 30px;">

Zayıf bir güç faktörü, endüktif elektrik yükünün daha fazla reaktif güç emdiği ve düşük gecikmeli güç faktörüne neden olduğu anlamına gelir. Bu, yükte büyük voltaj düşüşlerine ve termal kayıplara neden olarak elektrik maliyetlerinin artmasına ve sistem verimliliğinin azalmasına neden olur. Güç faktörü düzeltmesi, verimli bir sistem elde etmek için güç faktörünün bire doğru ayarlanmasıyla yapılır. Güç faktörü, yüke paralel kendi kendini ayarlayan kapasitörler gibi telafi edici bir empedans eklenerek geliştirilebilir. Kapasitör eklemenin etkisi güç üçgeni kullanılarak gösterilebilir çünkü gerçek ve reaktif güç, güç üçgeni incelenerek analiz edilebilir.

<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/15123/15123_Figure_1.svg" style="height: 150px;">

Seri veya paralel olarak kapasitif bir yük eklenir ve gerçek güç değişmeden güç faktörü açısı azaltılır. Güç faktörünün değeri ayarlanır. Seri kapasitörler uzun iletim hatlarında güç faktörünün düzeltilmesi amacıyla kullanılır. Seri bağlı kapasitörler, gecikmeli reaktif gücün bir kısmını nötrleştirebilen bir ön akım sağlayarak hattın endüktif yapısını ortadan kaldırır ve sonuç olarak güç faktörünü iyileştirir. Şönt kapasitörler güç faktörünün düzeltilmesi için en yaygın kullanılanlardır. Kapasitörler yüke paralel bağlanır ve endüktif yüklerin neden olduğu gecikmeli reaktif akımı dengeleyen bir ön akım sağlar. Bu, genel güç faktörünü bire doğru yaklaştırır. Şönt kapasitörler, endüktif etkileri ortadan kaldırarak, kaynaktan çekilen reaktif güç miktarını azaltarak sistemi daha verimli hale getirebilir.

 Güç Faktörü Düzeltme

Bir fabrikaya güç aktarımı, hem aktif hem de reaktif gücün transferini içerir. Aktif gücün toplam güce oranı, güç faktörünü tanımlar.
...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

AC Steady State Power

AC Kararlı Durum Gücü

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

Power Factor Correction

reducing reactive power in ac loads

Power factor correction helps AC systems use electrical power more efficiently. In a factory circuit, transmitted power includes apparent power, which is made of active power and reactive power. Power factor is the ratio of real power, measured in kW, to apparent power, measured in kVA. It shows how much of the supplied power becomes useful work.

A low power factor often happens when an inductive load draws too much reactive power. This creates a lagging power factor. It can also cause large voltage drops across the load and thermal losses. As a result, electricity costs rise and system efficiency falls.

Power factor is improved by moving the value closer to unity. One way to do this is to add a compensating impedance, such as self-tuning capacitors, in parallel with the load. The change can be shown with the power triangle, where real power and reactive power are compared. A capacitive load can also be added in series or parallel, which lowers the power factor angle without changing the real power.

Series capacitors are used for power factor correction in long transmission lines. They counteract the inductive nature of the line by supplying a leading current that helps neutralize some of the lagging reactive power. Shunt capacitors are the most widely used option. They are connected in parallel with the load and provide a leading current that offsets the lagging reactive current from inductive loads. This brings the overall power factor closer to unity and reduces the reactive power drawn from the supply.

Reducing Reactive Power in AC Loads

instantaneous power

AC Power and Phase Shift

Instantaneous power in an electrical circuit comes from the voltage across an element and the current through it. It is written as p(t) and follows the passive sign convention. For sinusoidal input, this product helps show how power changes at each moment. When instantaneous power is expanded, it has two parts. One part is constant and depends on the phase difference between voltage and current. The other part is a sinusoidal term that varies at twice the frequency of the voltage or current. <br...

average power

Power Consumption in AC Circuits

Power consumption in AC circuits is often described with average power. In practical electrical work, the changing value of instantaneous power is less useful than the average over a time period. Average power is found by integrating instantaneous power over that time and then dividing by the duration. The time-domain expression for average power comes from simplifying the equation for instantaneous power. In that form, one cosine term averages to zero over a complete cycle. The result does...

effective value of a periodic waveform

RMS Value for AC Power Measurement

The RMS value, or effective value, helps measure how much power a periodic voltage or current can deliver. It is the direct current, or DC, value that gives the same average power to a resistor as the periodic signal does. This idea is especially important in AC circuits. To find the effective value of current, calculate the root mean square, or RMS, current. First square the instantaneous current values over one period. Then find the mean of those squared values and take the square root. The...

complex power

Power Triangle in AC Circuits

Power triangle and complex power help describe how an AC load uses energy. Engineers use complex power to capture the combined effect of parallel loads. It gives a full picture of the power consumed by a specific load. Complex power is found by multiplying voltage by the complex conjugate of current. Using rms values, it is written with the rms voltage phasor and the complex conjugate of the rms current phasor. It can also be written in terms of load impedance. The magnitude of complex power...

conservation of ac power

AC Power in Series and Parallel Circuits

AC power in series and parallel circuits follows a power preservation rule. In AC circuits, the complex power, real power, and reactive power produced by the source are equal to the total complex, real, and reactive powers absorbed by the loads. When two load impedances are connected in parallel to an AC source V, the source power can be written as the sum of the complex powers delivered to loads Z1 and Z2. If those same loads are connected in series with the voltage source, the complex power...

power factor

Power Factor and AC Load Behavior

Power factor describes how voltage and current behave in an AC load. It is the ratio of average, or active, power to apparent power. The power factor angle is the phase difference between voltage and current, and the cosine of that angle gives the power factor. It also matches the angle of the load impedance. Power factor shows how much apparent power becomes real, or average, power. Its value ranges from zero to one. When a load is purely resistive, voltage and current are in phase. In that...

power factor correction

Power factor correction helps AC systems use electrical power more efficiently. In a factory circuit, transmitted power includes apparent power, which is made of active power and reactive power. Power factor is the ratio of real power, measured in kW, to apparent power, measured in kVA. It shows how much of the supplied power becomes useful work. A low power factor often happens when an inductive load draws too much reactive power. This creates a lagging power factor. It can also cause large...

the power superposition principle

Power from Multiple AC Sources

Power from multiple AC sources is found by adding the effects of each source separately. In a circuit with two sinusoidal voltage sources, each source acts independently. The superposition principle says the total current is the sum of the currents produced by each source alone. If those currents are labeled i1 and i2, they combine to give the total current. Instantaneous power is the power at one moment in time. In this circuit, it equals the square of the instantaneous current times the...

the maximum power transfer theorem

Matching Load Impedance for Maximum Power

Maximum power transfer in an AC circuit depends on matching the load impedance to the Thevenin equivalent of the source network. The load draws current, and the circuit delivers power to that load. To analyze the current, the voltages, currents, network impedance, and load impedance are written in rectangular form. The average power delivered to the load comes from the square of the current multiplied by the load resistance. To find the condition for maximum power, the power is differentiated...

key terms and concepts

Learn how power factor correction improves AC efficiency by reducing reactive power, lowering voltage drops, and using series or shunt capacitors.

Reducing Reactive Power in AC Loads | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Reducing Reactive Power in AC Loads

Description

Transcript

Tags