ضریب قدرت یا power factor یا cosф

ضریب قدرت در برق متناوب ac تعریف می شود و در برق dc معنایی ندارد. این به جهت اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می باشد که تنها در برق متناوب اتفاق می افتد.

ضریب قدرت عددی بین 0 تا 1± می باشد. برق متناوب دارای شکل موج سینوسی می باشد و وقتی شکل موج  یک منبع ac توسط دستگاه اسیلسکوپ دیده می شود تنها شکل موج ولتاژ دیده می شود ولی هنگامیکه یک بار به منبع تغذیه وصل می شود شکل موج جریان نیز بوجود می آید چراکه بار یا مصرف کننده از شبکه جریان می کشد.

شکل موج جریان متناسب با شکل موج ولتاژ می باشد چراکه اختلاف پتاسیل باعث عبور جریان می گردد.

شکل 1

جهت فهم ضریب قدرت می بایست نگاهی به انواع بارها یا مصرف کنندگان بیندازیم انواع مصرف کنندگان عبارتند از:

1- با راهمی (resistive load)

2- بار غیر اهمی یا راکتیو سلفی ( inductive load)

3- بار غیر اهمی یا راکتیو خازنی (capacitive load)

عناصر بارهای اهمی به شکلی هستند که باعث اختلاف جریان و ولتاژ نمی شوند لذا در بارهای اهمی موج جریان متناسب و همزمان با موج ولتاژ حرکت می کند در این حالت اصطلاحا گفته می شود زاویه بین جریان و ولتاژ صفر است لذا کسینوس صفر درجه عدد یک می شود که به عبارتی ضریب قدرت یک است لذا در این حالت هر توانی که  مصرف کننده  از شبکه می کشد تبدیل به کار می شود البته شاید این کار حرارت  و یا چیز دیگری باشد ولی واقعی است.بعبارتی وقتی جریان مصرف کننده اهمی را در ولتاژش ضرب کنید همان مقداری است که دستگاه توان سنج به شما نشان می دهد.

ولی عناصر بارهای غیر اهمی یا راکتیو باعث اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می گردند و این بدلیل ماهیت ساختاری سلف و خازن می باشد در سلف توان دریافتی صرف میدان های مغناطیسی می شود و در خازن توان دریافتی صرف شارژ و دشارژ می گردد لذا سلف باعث می گردد شکل موج جریان عقب تر از ولتاژ قرار گیرد و خازن باعث می گردد شکل موج جریان جلوتراز ولتاژ قرار گیرد.

شکل 2

در حقیقت بار راکتیو خازنی و سلفی باعث می گردد وقتی شما جریان مصرف کننده را در ولتاژ دو سرش ضرب کنید و این مقدار را با توان سنجیده شده توسط توان سنج مقایسه کنید ملاحظه خواهید کرد که یکسان نمی باشد و کمتر می باشد مابقی چه شده؟! مابقی بصورت توان غیر واقعی از شبکه دریافت می گردد ولی کاری انجام نمی دهد. در این حالت ضریب قدرت یا کسینوس فی 1 نیست و عددی بزرگتر از 0 تا کوچکتر از یک خواهد بود هر چه سلفی و خازنی بودن بار کمتر باشد این عدد به 1 نزدیکتر خواهد بود.

لذا تولید کنندگان تجهیزات و مصرف کنندهای ac سعی می کنند ضریب قدرت را به 1 نزدیک کنند تا بار کشیده شده واقعی باشد و هیچ مقداری از آن صرف بار غیرواقعی نشود از اینرو تولید کنندگان درایورهای ال ای دی با استفاده از مدارها و فیلتر ها بارهای خازنی و سلفی را خنثی کرده و بار مصرف کننده خود را به بار واقعی نزدیک می کنند و ضریب قدرت تجهیز خود را به یک نزدیک می کنند مثلا  PF=0.97