الفرق بين عامل القدرة الرائد والمتأخر - Leading and Lagging Power Factor

ما المقصود بعامل القدرة الرائد والمتأخر؟

عوامل الطاقة الرائدة والمتأخرة هما المصطلحان الرئيسيان المرتبطان بعامل القدرة للنظام الكهربائي للتيار المتردد.

يتمثل الاختلاف الجوهري بين عامل القدرة الرائد والمتأخر في أنّه في حالة عامل القدرة الرائد، يقود التيار الجهد أو يتقدم عليه. في مقابل حالة تأخر عامل القدرة، يتأخر التيار عن الجهد المزود. يعتمد اتجاه الدائرة التي تسبب التيار إما إلى التقدم أو التأخر على ظروف الحمل.

ما هو عامل القدرة – Power factor؟

عامل القدرة هو خاصية حاسمة لأنظمة التيار المتردد الكهربائية. إنّه بلا أبعاد في الطبيعة. يتم استخدامه لكل من دوائر التيار المتردد (AC circuits) أحادية وثلاثية الطور. إنّها نسبة القدرة الحقيقية أو الفعلية إلى القدرة الظاهرة في أنظمة التيار المتردد. في دوائر التيار المستمر (DC circuits)، يمكن للمرء تقييم قوة الدائرة من خلال إيجاد ناتج قراءات الفولتميتر والتيار الكهربائي.

بينما في حالة دارة التيار المتردد، يوفر هذا الضرب لهذين الاثنين القدرة الظاهرة ولكن ليس القدرة الفعلية. هذا لأنّه في دوائر التيار المتردد، لا يتم استخدام إجمالي الطاقة المزودة، أي القدرة الظاهرة من قبل الدائرة فقط. ويشار إلى الطاقة المستخدمة فعلياً بواسطة الدائرة على أنّها القدرة الحقيقية.

بشكل أكثر بساطة، عامل القدرة هو “جيب تمام فرق الطور الموجود بين (V وI)”. يقع عامل القدرة لدارات التيار المتردد ذات الأحمال الخطية بين (-1 إلى 1). بشكل عام، يُعتبر أنّه إذا أظهر النظام عامل قدرة أقرب إلى (1)، يُقال إنّ هذه الأنظمة مستقرة.

تعريف عامل القدرة الرائد – Leading Power Factor:

يتم الوصول إلى عامل القدرة الرائد في الدائرة الكهربائية المترددة عن طريق استخدام الحمل السعوي في الدائرة. كما هو الحال في وجود حمولة سعوية بحتة أو مجموعة من حمل سعوي مقاوم، فإنّ التيار يتقدم الجهد المزود. يؤدي هذا إلى ظهور عامل القدرة الذي يُقال عموماً أنّه رائد في الطبيعة. كما هو معروف أنّ عامل القدرة هو نسبة الصواب إلى القدرة الظاهرة.

وعموماً بالنسبة لعامل القدرة الموجي الجيبي، فإنّ دالة جيب التمام لزاوية الطور الموجودة بين الجهد والتيار. ضع في اعتبارك الأشكال الموجية للجهد الموفر لدائرة التيار المتردد والتيار من خلال الحمل السعوي البحت. كما يتضح هو أنّ التيار، (I) التيار تقابل تقاطعات (0) لمحور الوقت في بعض الطور في وقت أبكر من الجهد (V)، ويشار إلى هذا باسم “عامل القدرة الرائد أو المتقدم”.

تعريف عامل القدرة المتأخر – Lagging Power Factor:

في دوائر التيار المتردد، يتحقق عامل القدرة المتأخر عندما يكون الحمل حثياً بطبيعته. هذا لأنّه عند وجود حمل سعوي بحت أو مقاومة، يوجد فرق طور بين الجهد والتيار حيث يتأخر التيار عن الجهد. وبالتالي فإنّ عامل القدرة لهذه الدوائر متخلف عن طبيعته. لننظر في أشكال موجة الجهد الموفر لدائرة التيار المتردد والتيار عبر الحمل السعوي البحت على النحو التالي:

هنا يصادف التيار (0) تقاطعات في مرحلة ما بعد الجهد. مما أدى إلى ظهور عامل طاقة متأخر.

جدول المقارنة بين عامل القدرة الرائد والمتأخر:

الاختلافات الرئيسية بين عامل القدرة الرائد والمتأخر:

• العامل الرئيسي للتمايز بين عامل القدرة الرائد والمتأخر هو أنّ عامل القدرة الرائد يتحقق عندما يكون تيار الحمل في الموضع المتقدم إلى جهد الإمداد. بينما يوضح عامل القدرة المتأخر أنّ التيار يتخلف عن الجهد بزاوية بعض الطور.

• عندما يكون حمل الشبكة الكهربائية الخطية سعوياً بطبيعته، فإنّه يولد عامل طاقة رائد. في المقابل عندما يكون الحمل ذات طبيعة حثية، فإنّه ينتج عنه عامل قدرة متأخر.

• في حالة عامل القدرة الرائد، تكون زاوية الطور للتيار موجبة بالنسبة للجهد. ومع ذلك، في حالة تأخر عامل القدرة، تكون زاوية الطور للتيار سالبة فيما يتعلق بالجهد.

• نظراً لأنّ عامل القدرة هو معلمة حاسمة للدوائر الكهربائية للتيار المتردد، فإنّ التصحيح ضروري جداً إذا كان معامل القدرة منخفضاً جداً. وبالتالي يتم تصحيح عامل القدرة الرائد بإضافة أحمال حثية. في حين أنّ التصحيح في عامل القدرة المتأخر يتم عن طريق إضافة أحمال سعوية.

• في حالة الحمل السعوي، يوفر الحمل طاقة تفاعلية. وبالتالي فإنّ المكون التفاعلي سالب حيث يتم توفير الطاقة له هنا. ولكن بالنسبة للحمل الحثي، يستهلك الحمل طاقة تفاعلية، وبالتالي سيكون المكون التفاعلي موجباً.

• قيمة عامل القدرة الرائد، أي مع نطاقات الحمولة السعوية بين (-1 إلى 0). بينما بالنسبة لعامل القدرة المتأخر، أي مع الحمل الحثي، فإنّه يقع بين (0 و1).