Power Factor (PF.), Displacement PF., Distortion PF., Total PF. คืออะไร/ต่างกันอย่างไร?

โดยพื้นฐานความเข้าใจของวิศวกรไฟฟ้าทั่วไปนั้นค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ Power Factor หรือเรียกย่อๆ ว่า PF. นิยามจากค่า cos(θ) ของมุมของกระแสและแรงดันที่ความถี่เดียวกันที่เกิดขึ้นดังแสดงในหัวข้อ Power Factor คืออะไร?  ซึ่งความเข้าใจนี้ถูกต้องสำหรับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่มีเฉพาะความถี่มูลฐานเท่านั้น (สำหรับประเทศไทย คือ 50Hz) โดยไม่มีความถี่อื่นหรือฮาร์มอนิกของแรงดันและกระแสมาปะปน เนื่องจากในปัจจุบันโหลดที่มีการใช้งานมีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear load) ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลในระบบมีส่วนประกอบของกระแสฮาร์มอนิกในปริมาณมาก และเป็นสาเหตุหลักของความเพี้ยนฮาร์มอนิกด้วย ดังนั้นการนิยามหรือการคำนวณค่า Power Factor ของระบบที่มีปริมาณฮาร์มอนิกในระดับสูงจึงไม่สามารถใช้เฉพาะค่า cos(θ) มาระบุค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ได้

ในการประเมิณค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) ของระบบที่มีแรงดันและกระแสฮาร์มอนิก การระบุค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF.) จะระบุในรูปของ Total Power Factor

กรณีไม่มีแรงดันฮาร์มอนิก (THDv=0) โดยมีเฉพาะกระแสฮาร์มอนิกในระบบ

ในกรณีนี้สามารถแทน P/S1 ด้วย cos(θ1) ได้ เราเรียกค่านี้ว่า Displacement Power Factor โดย θ1 คือมุมที่เกิดขึ้นของ fundamental current หรือกระแสฮาร์มอนิกอันดับที่ 1 เมื่อเทียบกับแรงดันแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นแรงดัน (THDv=0), รูปคลื่นกระแส (THDi=100%), θ1=30°, Displacement PF.= 0.866, Total PF.= 0.61

รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นกระแสที่มีกระแสฮาร์มอนิก (สีแดง) โดยกระแสที่ความถี่ fundamental แสดงด้วยเส้นสีส้ม จะสังเกตได้ว่ารูปคลื่นแรงดันและกระแส fundamental มีมุมต่างกันอยู่ θ1=30° ซึ่งทำให้ค่า Displacement PF. ในกรณีนี้มีค่าเท่ากับ cos(θ1) = 0.866 และเนื่องจากค่า THDi=100% หรือ THDi=1 แทนลงในสมการที่ 2 จะได้ค่า Total PF. = 0.61 ความสัมพันธ์ระหว่าง Displacement PF. ค่า Total PF. และค่า THDi แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Displacement PF. ค่า Total PF. และค่า THDi

กรณีที่มีทั้งแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกเกิดขึ้นในระบบ

รูปที่ 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Distortion PF. ค่า THDv และค่า THDi

จะเห็นได้ว่าในกรณีที่เรามีทั้งแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกเกิดขึ้นในระบบ ค่า Distortion PF. จะมีค่าลดต่ำลงตามการเพิ่มขึ้นตามปริมาณฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นและก็จะทำให้ค่า Total PF.   ในสมการที่ 1 ลดลงเช่นเดียวกัน

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ