7.6 : Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist definiert als das Verhältnis von durchschnittlicher (oder aktiver) Leistung zu Scheinleistung, wie durch die Beziehung veranschaulicht

Der Term in Klammern (θ_v - ​​θ_i) wird als Leistungsfaktorwinkel bezeichnet, da er den Winkel darstellt, dessen Kosinus den Leistungsfaktor ergibt. Wenn V die Spannung über der Last darstellt und Ⅰ den durch sie fließenden Strom bezeichnet, entspricht der Leistungsfaktorwinkel dem Winkel der Lastimpedanz. Im Wesentlichen ist der Leistungsfaktor der Kosinus der Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom sowie der Kosinus des Winkels der Lastimpedanz.

Aus der obigen Gleichung kann geschlossen werden, dass der Leistungsfaktor der Multiplikator für die Scheinleistung ist, um die Wirk- oder Durchschnittsleistung zu ergeben. Der Wert des Leistungsfaktors liegt zwischen null und eins. Bei einer rein ohmschen Last sind Spannung und Strom in Phase, was zu einem Leistungsfaktorwinkel (θ_v - ​​θ_i) = 0 und einem Leistungsfaktor = 1 führt. Dies zeigt an, dass die Scheinleistung der Durchschnittsleistung entspricht. Bei einer rein reaktiven Last ist (θ_v - ​​θ_i) = ±90° und ein Leistungsfaktor = 0, wodurch die Leistung Null wird. Zwischen diesen beiden Extremen wird der Leistungsfaktor als voreilend oder nacheilend bezeichnet. Ein voreilender Leistungsfaktor bedeutet, dass der Strom der Spannung vorausgeht, was auf eine kapazitive Last hinweist, während ein nacheilender Leistungsfaktor bedeutet, dass der Strom der Spannung folgt, was auf eine induktive Last hinweist. Der Leistungsfaktor hat erhebliche Auswirkungen auf die Stromrechnungen, die Verbraucher an ihre Versorgungsunternehmen zahlen.