iEnergyGuru

ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power factor)

ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power factor)

ในระบบจ่ายไฟฟ้ากำลังนั้นค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์มีส่วนสำคัญอย่างยิ่ง แต่มีหลายครั้งที่ผู้ที่เกี่ยวข้อง ทั้งผู้ออกแบบระบบหรือผู้รับผิดชอบในการจ่ายไฟฟ้า อาจไม่ให้ความสำคัญมากนัก บทความนี้จะกล่าวถึงองค์ประกอบและการผลดีของการปรับปรุงเพาเวอร์แฟกเตอร์ให้มีค่าที่เหมาะสมกัน

1. สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า

ในระบบกระแสไฟฟ้าสลับ การวัดค่ากำลังไฟฟ้าสามารถวัดแยกออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้

รูปที่ 1 ค่ากำลังไฟฟ้าที่วัดได้ในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ

 

2. คำจำกัดความของตัวประกอบกำลังไฟฟ้า


ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าหมายถึงอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง มีหน่วยเป็นวัตต์ ต่อกำลังไฟฟ้าที่ปรากฏ มีหน่วยเป็นโวลต์-แอมป์ ซึ่งอยู่ในรูปของ cos เราสามารถเขียนสมการตัวประกอบกำลังไฟฟ้าได้ดังนี้

ตัวอย่างที่ 1โรงงานอุตสาหกรรมแห่งหนึ่ง ระบบแรงดัน 3 เฟส   380 V อ่านกระแสจากมิเตอร์ได้ 1,360 A อ่านกำลังไฟฟ้าจริงจากมิเตอร์ได้ 500 kW ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าโรงงานแห่งนี้มีค่าเท่าใด

3. อัตราค่าปรับตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ในบิลค่าไฟฟ้า

จากอนุสนธิคณะรัฐมนตรี เมื่อวันที่ 16 เมษายน 2528 เห็นชอบในหลักการให้สิ่งจูงใจในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ไฟฟ้าในภาคอุตสาหกรรม เพื่อให้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงกว่า 0.85 การไฟฟ้าจะคิดเงินส่วนลดค่าความต้องการพลังไฟฟ้าเป็นโบนัสให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าที่มีตัวประกอบกำลัง ไฟฟ้าสูงกว่า 0.85 ตามสูตรดังนี้

 

ปัจจุบัน การไฟฟ้านครหลวงและการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคเลิกใช้สูตรค่าปรับตัวประกอบกำลังไฟฟ้าและเลิกให้โบนัสจากสมการ โดยปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าใหม่คือ ถ้าผู้ใช้ไฟฟ้ามีตัวประกอบกำลังไฟฟ้าล้าหลังต่ำกว่า 0.85 โดยที่ในรอบเดือนถ้าผู้ใช้ไฟฟ้ามีความต้องการพลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด เมื่อคิดเป็นกิโลวาร์เกินกว่า 61.97 เปอร์เซ็นต์ของความต้องการพลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุด เมื่อคิดเป็นกิโลวัตต์แล้วเฉพาะส่วนที่เกินต้องเสียค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าในอัตรากิโลวาร์ละ14.02 บาท สำหรับการเรียกเก็บเงินค่าไฟฟ้าในรอบเดือนนั้นเศษของกิโลวาร์ถ้าไม่ถึง 0.5 กิโลวาร์ตัดทิ้ง ตั้งแต่ 0.5 กิโลวาร์ขึ้นไปคิดเป็น 1 กิโลวาร์

       รูปที่ 2 มุม ของค่าตัวประกอบกำลัง

ตัวอย่างที่ 2 กำลังไฟฟ้าจริงอ่านจากมิเตอร์ 500 kW ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของโรงงานมีค่า 0.6 ในปัจจุบันนี้การไฟฟ้าฯ เรียกเก็บค่าปรับตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่ต่ำกว่า 0.85 เป็นเงินเท่าใด

ในรอบเดือนถ้าผู้ใช้ กิโลวาร์สูงสุดเกินกว่า 61.97 เปอร์เซ็นต์ของกิโลวัตต์สูงสุดเฉลี่ยใน 15 นาที เฉพาะส่วนที่เกินต้องเสียค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้ากิโลวาร์ละ 14.02 บาท

4. ประโยชน์ที่ได้รับจากการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า

ผลของตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูง
สำหรับค่ากำลังไฟฟ้าจริงที่ใช้งานคงที่ ถ้าค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้ายิ่งต่ำ (มุม ยิ่งมาก) ทำให้กำลังไฟฟ้าปรากฏและกระแสมีค่ามากขึ้น ในทำนองเดียวกันถ้าค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้ายิ่งสูง (มุม ลดลง) ทำให้กำลังไฟฟ้าปรากฏและกระแสมีค่าลดลง

รูปที่ 3 ผลของตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงและต่ำ


ที่กำลังไฟฟ้าจริงคงที่ โหลดแรกมีกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ kVAr1 ที่กำลังไฟฟ้าปรากฏ kVA1 ทำให้มุมตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 1 ในทำนองเดียวกันถ้ามุมตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 2 ค่ากำลังไฟฟ้าปรากฏจะลดลงเท่ากับ kVA2

ตัวอย่างที่ 3จากตัวอย่างที่ 1.1 ถ้าเพิ่มตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเป็น 0.95 กระแสอ่านจากมิเตอร์จะลดลงเหลือเท่าใด

 

ถ้าทำให้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้ามีค่าสูงจะทำให้มีผลดีดังนี้

ระบบไฟฟ้าเฟสเดียว     :    กำลังสูญเสีย          =              2I2 R

ระบบไฟฟ้าสามเฟส       :    กำลังสูญเสีย          =              3I2 R

 

ตัวอย่างที่ 4มอเตอร์ขนาด 50 HP 3 เฟส 380 V PF 0.72 ใช้สายขนาด 35 mm ยาว 180 m ระยะเวลาที่ใช้งานรวม 160 ชั่วโมงต่อเดือน ถ้าค่าไฟหน่วยละ 2.75 บาท (1 UNIT = kWh) สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าหลังจากปรับปรุง PF เป็น 0.95 ได้กี่บาทต่อปี เมื่อความต้านทานของสาย = 0.0005 โอห์มต่อเมตร (1 HP = 746 W)

เปอร์เซ็นต์กำลังสูญเสียในสายลดลง

รูปที่ 4 การหาค่ากำลังสูญเสียในสายด้วยกราฟ

PF 0.6 แก้เป็น 0.8 กำลังสูญเสียในสายจะลดลง 44 เปอร์เซ็นต์

PF 0.6 แก้เป็น 1.0 กำลังสูญเสียในสายจะลดลง 64 เปอร์เซ็นต์

 

รูปที่ 5 จากกราฟถ้าปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าให้สูงขึ้นจะทำให้ระบบไฟฟ้าสามารถจ่ายโหลดได้เพิ่มขึ้น

ตัวอย่างที่ 5 หม้อแปลง 400 kVA จ่ายโหลด 200 kW ที่ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า 0.5 ถ้าปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้า เป็น 0.8 หม้อแปลงยังมีกำลังเหลือใช้อีกเท่าใด

หรือหาได้จากกราฟรูปที่ 1.25 ที่ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก่อนปรับปรุง (cos 1) เท่ากับ 0.5 และตัวประกอบกำลังไฟฟ้ารับปรุงใหม่ (cos 2) เท่ากับ 0.8 จะได้ kVA ที่เหลือมีค่า 0.75 และที่โหลด 200 kW หม้อแปลงยังมีกำลังเหลือใช้ 0.75 x 200 = 150 kVA    ตอบ

 

รูปที่ 6 แสดงค่ากำลังสูญเสียในแกนเหล็กและลวดทองแดง

สำหรับกำลังสูญเสียในหม้อแปลงอาจหาได้จากกราฟ ดังรูปที่ 6 ค่า Cu หมายถึง ค่าการสูญเสียในลวดทองแดง และค่า Fe หมายถึง ค่ากำลังสูญเสียในแกนเหล็ก ในทำนองเดียวกันกราฟเส้นที่ 3 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียธรรมดา กราฟเส้นที่ 2 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียต่ำ และกราฟเส้นที่ 1 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียต่ำเป็นพิเศษ

ตัวอย่างที่ 6หม้อแปลงแบบกำลังสูญเสียธรรมดาขนาด 500 kVA จ่ายโหลดขนาด 300 kW ที่ PF 0.6 ระยะเวลาที่ใช้งาน 8 ชั่วโมงต่อวัน ถ้าค่าไฟฟ้าหน่วยละ 2.75 บาท ถ้าต้องการปรับปรุง PF เป็น 0.95 สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้กี่บาทต่อปี

 

รูปที่ 7 ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้าเป็นเปอร์เซ็นต์กับตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของขนาดสาย 35 mm2

รูปที่ 7 เป็นความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้าเป็นเปอร์เซ็นต์กับตัวประกอบกำลัง ไฟฟ้าของ ขนาดสาย 35 mm2 จะเห็นได้ว่าถ้าเพิ่ม PF จาก 0.5 เป็น 1.0 กำลังไฟฟ้าจะเพิ่มเป็นเท่าตัว


ที่มา : คู่มือการฝึกอบรมผู้รับผิดชอบด้านพลังงานอาวุโส. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน

ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power factor)

3 Reviews

1
5
1

Write a Review

Exit mobile version