Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 15-01-2025

ARBEIDSFACTOR

betekenis & definitie

(Fr.: facteur de puissance; Du.: Leistungsfaktor; Eng.: power factor), of cos φ, maat voor de effectiviteit waarmee elektrisch vermogen wordt onttrokken aan de bron van elektrische energie, waarmee een netwerk wordt gevoed. Indien een sinusvormige spanning u op een lineair netwerk, dat onafhankelijk van de tijd, wordt aangesloten, zal de stroom i aan de ingang van het netwerk eveneens sinusvormig zijn. Deze stroom is een replica van de aangelegde spanning en is in fase met de spanning, indien de ingangsimpedantie van het netwerk een weerstand is. Het vermogen dat door het netwerk wordt opgenomen is in dit geval gelijk aan PR = UI, waarin U en I de effectieve waarden van de spanning u en de stroom i aan de ingang van het netwerk zijn.

In het algemeen zal deze stroom over een hoek ψ voor- of na-ijlen ten opzichte van de spanning, zoals is aangegeven in afb. 1.

De arbeidsfactor AF is de verhouding tussen het vermogen PZ (als de gemiddelde waarde van het momentele vermogen) dat wordt opgenomen door een impedantie Z, en het vermogen PR zoals dat wordt opgenomen door een weerstand als deze weerstand R de waarde van modulus van de impedantie Z heeft, dus R = |Z|, en als deze weerstand op dezelfde energiebron wordt aangesloten:

AF = ((1/T) ∫0T {U√2 sin ωt})/UI

✕ {I√2 sin (ωt − 𝜓}dt/UI = cos φ

met ω = 2𝜋f = 2𝜋/T, waarbij ƒ de frequentie van de spanning u is.

Indien het schijnbare vermogen S wordt gedefinieerd door S = UI, wordt het vermogen dat wordt geleverd aan de belasting gelijk aan P = S cos ψ en het zgn. blindvermogen door Q = S sin ψ. Van het schijnbare vermogen S dat wordt gevonden door de effectieve waarden van de spanning u en de stroom i met elkaar te vermenigvuldigen, wordt dus slechts een deel gelijk aan SAF = S cos ψ als werkzaam vermogen aan het netwerk overgedragen. Indien het netwerk niet-lineair of onafhankelijk van de tijd is, of indien de bronspanning niet-sinusvormig is, is de stroom toegevoerd aan de belasting niet noodzakelijk sinusvormig. De arbeidsfactor wordt nu in zijn algemene vorm gedefinieerd als:

AF = ((1/T) ∫0T u(t)i(t)dt/UI

waarin u(t) en i(t) niet noodzakelijk sinusvormige functies zijn en T het interval is waarvoor u periodiek is: u(t) = u(t + kT) met k = 1,2, ...

Voor de spanning en de stroom die als functie van de tijd zijn afgebeeld in afb. 2 (zoals die op kunnen treden aan de ingang van een diodegelijkrichter met een LC-uitgangsfilter) kan worden aangetoond:

AF = (2√2)/𝜋 = 0,900

De arbeidsfactor hangt in principe af van de mate waarin de spanning en de stroom gelijktijdig dezelfde polariteit bezitten. Voor niet-sinusvormige spanning en stroom hangt de arbeidsfactor bovendien af van de vormfactoren van de spanning en de stroom. De mate van gelijke polariteit van spanning en stroom en de vormfactoren zijn onafhankelijke variabelen bij de bepaling van de arbeidsfactor.

< >