Arbeidsfactor

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Arbeidsfactor tussen werkelijk vermogen (P) en het schijnbaar vermogen (S)

De arbeidsfactor of vermogensfactor is de verhouding tussen het werkelijke vermogen en het schijnbare vermogen in een wisselspanningsinstallatie.

Het schijnbare vermogen is het product van de effectieve waarde van de elektrische spanning en van de elektrische stroomsterkte , en wordt uitgedrukt in de eenheid Voltampère:

.

Het werkelijke vermogen is de werkelijk per tijdseenheid overgebrachte hoeveelheid energie, het deel van het vermogen dat daadwerkelijk wordt omgezet in warmte en arbeid. Het wordt uitgedrukt in watt (W):

.

In een gelijkstroomcircuit is het werkelijke vermogen gelijk aan het product van de spanning en de stroomsterkte:

.

In een wisselspanningcircuit met alleen een ohmse impedantie geldt een dergelijke relatie voor de effectieve waarden:

.

Is er ook een niet-ohmse (reactieve) component van de impedantie, dan is er een faseverschil tussen spanning en stroom, of ook is er een afwijking als gevolg van het niet-sinusvormig karakter van spanning of stroom.

Faseverschil[bewerken]

Als de stroom en de spanning (bij benadering) een sinusvorm hebben, wordt de arbeidsfactor bepaald door het faseverschil tussen de stroom en de spanning. Het werkelijke vermogen wordt dan gegeven door

.

Dit is als volgt aan te tonen: stel dat de stroomsterke als functie van de tijd gegeven wordt door

en de spanning door

,

waar ω de hoekfrequentie van het signaal is, in rad / s.

Het werkelijke vermogen als functie van de tijd is nu

.

Het werkelijke vermogen is het gemiddelde over een periode van dit vermogen als functie van de tijd:

.

De arbeidsfactor is dus

De arbeidsfactor is gelijk aan 0 als de signalen 90° in fase verschillen.

Vervorming[bewerken]

Het bovenstaande geldt alleen als stroom en spanning precies sinusvormig zijn. Een andere oorzaak van een niet-ideale arbeidsfactor is de vervorming van het signaal. Wanneer stroom en spanning niet precies sinusvormig zijn en niet exact dezelfde vorm hebben, zal de arbeidsfactor ook kleiner dan 1 zijn. Doordat het signaal ook harmonischen bevat, is er niet sprake van een duidelijk faseverschil , en zal de arbeidsfactor niet van de vorm zijn.

Dit soort vervormingen kan optreden bij niet-lineaire belastingen, zoals gelijkrichters en omvormers.

Gevolgen[bewerken]

Het belangrijkste gevolg van een arbeidsfactor kleiner dan 1 is dat de elektrische stroom hoger is dan strikt noodzakelijk voor het overbrengen van het getransporteerde vermogen. Dit kan tot grotere transportverliezen leiden in het lichtnet en het hoogspanningsnet, tenzij de blindstroom lokaal kan worden gehouden in bijvoorbeeld een condensatorbank. Omdat de dikte van een koperdraad slechts de toelaatbare stroom bepaalt, zijn er vaak eisen gesteld aan de arbeidsfactor van (grote) elektrische apparaten, of wordt er zogenaamde Cos φ-compensatie toegepast, zodat het transporteerbare nuttige vermogen over het beschikbare net wordt gemaximaliseerd.