Come eseguire i calcoli di correzione del fattore di potenza?

Lo scopo principale del PFC (Power Factor Correction) è regolare il rapporto tra la potenza effettiva e la potenza apparente effettiva all'ingresso dell'alimentatore, in modo da ottimizzare il fattore di potenza. Quando definiamo il fattore di potenza PF, esprimiamo il rapporto tra la linea di potenza attiva P e la linea di potenza apparente S come PF=P/S. Successivamente viene elaborato nel dettaglio il calcolo correttivo del fattore di potenza:
Innanzitutto, viene discussa l'idea di base della correzione del fattore di potenza
Il fulcro della regolazione del fattore di potenza è l'utilizzo di determinati mezzi specifici per garantire che la corrente di ingresso sia continua e il più vicino possibile alla forma della tensione (onda sinusoidale) o per ridurre al minimo il contenuto armonico nella corrente di ingresso, in modo da migliorare ulteriormente l’andamento del fattore di potenza. Di solito, otteniamo questo effetto incorporando nel circuito alcuni componenti reattivi come condensatori e induttori.
2. Algoritmi per la correzione del fattore energetico
Confermare il fattore di potenza iniziale:
Utilizzare un misuratore del fattore di potenza o altra apparecchiatura correlata per misurare il fattore di potenza del carico originale e contrassegnarlo come cosθ1 come risultato.
Calcolare la potenza attiva apparente e la potenza effettiva effettiva come segue:
La potenza apparente S1 può essere calcolata misurando i valori effettivi della tensione e della corrente in ingresso, ovvero S1=Vrms×Irms.
La potenza effettiva P può essere stimata valutando il consumo energetico del carico o calcolando la potenza apparente e il fattore di potenza, ovvero P=S1×cosθ1.
È necessario determinare qual è il fattore di potenza target:
In base alle esigenze effettive, impostiamo un fattore di potenza target specifico e lo contrassegniamo come cosθ2. In circostanze normali, il fattore di potenza target è spesso impostato su un livello più alto, come 0.95, o anche migliore.
Valutare la riduzione percentuale della potenza reattiva come segue:
La quantità di riduzione della potenza reattiva ΔQ può essere calcolata accuratamente con la formula ΔQ=P(tanθ1-tanθ2).
Valutare i requisiti di capacità dei condensatori:
Per sistemi di carico con caratteristiche di corrente, è necessario utilizzare condensatori in parallelo per ottimizzare il fattore di potenza. Il valore del condensatore richiesto C può essere stimato in base alla formula matematica C=ΔQ / (ωVrms2), dove ω rappresenta la frequenza angolare e Vrms rappresenta il valore effettivo della tensione di ingresso.
Si noti che questa equazione è derivata sulla premessa che il condensatore ha un consumo energetico medio pari a zero.
Il valore verificato è:
Nello scenario applicativo di funzionamento reale, è necessario valutare ulteriormente vari elementi come le perdite dei condensatori e l'aumento di temperatura e, se possibile, correggere i dati calcolati.
Dopo l'installazione del condensatore, il fattore di potenza deve essere rideterminato per garantire che siano soddisfatti i requisiti di calibrazione predeterminati.
In terzo luogo, vanno sottolineati i seguenti aspetti
Quando si corregge il fattore di potenza, è necessario assicurarsi che questo non influisca sulla tensione e sulla corrente del carico originale.
Per vari carichi induttivi e capacitivi, potrebbe essere necessario utilizzare tipi specifici di componenti reattivi per regolare il fattore di potenza.
L'effetto del rifasamento può essere testato e confermato con l'aiuto di un misuratore del fattore di potenza o di strumenti corrispondenti.
Dopo i passaggi precedenti, possiamo completare il calcolo della correzione del fattore di potenza e selezionare i componenti reattivi appropriati per aumentare il fattore di potenza. Ciò può ridurre efficacemente il flusso di potenza reattiva nella rete elettrica, ridurre gli sprechi di energia nelle linee elettriche e migliorare l’efficienza energetica e la stabilità della rete elettrica.