Lektion 1 - begrepp
Allmän konvention: I kurslitteraturen skrivs alla vektorer utan vektortecken. S avser
r
alltså egentligen vektorn, S . Beloppet av vektorn skrivs då som S .
Om inget annat anges kan man anta att trefassystemen är balanserade och att de
spänningar och effekter som anges är huvudspänningar och totala trefaseffekter
cos ϕ
Effektfaktor. Denna definieras enbart för laster, d.v.s. inte för generatorer.
Lasterna kan vara både passiva, såsom en impedans med varierande
sammansättning av R, L och C och aktiva/styrbara/varierande, såsom
motorer och dylikt.
ϕ
Vinkeln ϕ är fasvinkeln och definieras som vinkeln mellan strömmen
igenom en last och spänning över densamma. Vinkeln uppkommer som ett
resultat av att lastimpedansens imaginärdel är nollskild. Vi kommer i
denna kurs att använda lastspänningen som referensriktning, d.v.s. denna
tilldelas vinkeln 0 grader.
Aktiv effekt
”Användbar effekt”, uttrycks i watt [W].
P = U ⋅ I ⋅ cos ϕ där U är beloppet av spänningen över impedansen Z i
vilken den aktiva effekten, P , bränns. I är beloppet av strömmen genom
Z och cos ϕ är effektfaktorn för lastimpedansen, Z . Vid betraktande av en
last, om P > 0 innebär det att aktiv effekt förbrukas. Ur en generators
synvinkel innebär P > 0 att aktiv effekt genereras. Det viktiga är att hålla
reda på att en last förbrukar aktiv effekt, och en generator producerar
aktiv effekt.
Reaktiv effekt Ur wikipedia.org: ”Det är den delen av den skenbara effekten som inte
ger upphov till nyttigt arbete. Det är ett mått på hur mycket fasförskjuten
strömmen är i förhållande till spänningen… Reaktiva komponenter
förbrukar i medel ingen energi över en tid, men har en momentan
energiförbrukning som skiljer sig från noll. Detta beror på att de
varierande spänningar och strömmar som utgör ett växelspänningssystem
ger upphov till energilagring och energiurladdning i komponenten.”
Q = U ⋅ I ⋅ sin ϕ där variablerna är desamma som enligt uttrycket för P.
I en last, då Q > 0 förbrukas reaktiv effekt, och kretsen är då induktiv. Då
Q < 0 produceras reaktiv effekt i lasten och det är en kapacitiv krets.
Kondensatorer producerar reaktiv effekt.
I en generator är det tvärtom; Då Q > 0 produceras reaktiv effekt (precis
som att aktiv effekt produceras när den är positiv i en generator) och
generatorn är då övermagnetiserad. Då Q < 0 konsumeras reaktiv effekt
och generatorn är då undermagnetiserad.
En läsvärd text om faskompensering finns på www.wikipedia.org:
Sökord: faskompensering
Faskompensering innebär att en induktiv eller kapacitiv last i ett växelströmssystem
balanseras bort genom att man adderar en kapacitans (kondensator) eller en induktans
(spole) till lasten, beroende på typ. En induktiv last kompenseras med en kapacitans och
en kapacitiv last kompenseras med en induktans. Anledningen att man faskompenserar är
att minska reaktiva strömmar i ledningar och komponenter som skapar problem. Om man
inte faskompenserar en induktiv eller kapacitiv last så kommer spänningen att ligga ur fas
med strömmen vilket innebär att en del av strömmen i ledningen inte kan utnyttjas. Som
privatperson behöver man inte betala mer för icke-faskompenserade belastningar (i
teorin, i verkligheten tillkommer andra faktorer som kan påverka elförbrukningen) men
det ligger ändå i allas intresse att eftersträva optimal faskompensering då större strömmar
innebär att säkringar går oftare och högsta möjliga effektuttag minskar. Företag med stora
induktiva belastningar (exempelvis el-motorer) anslutna till nätet måste faskompensera.
Hur väl faskompenserad en last är kan mätas med effektfaktorn, cos φ (fi), där φ anger
fasskillnaden mellan ström och spänning. Vid perfekt kompenserad last erhålls cos φ=1,
vid induktiva laster erhålls värden under ett (strömmen kommer efter spänningen) och
vice versa. Ett okompenserat lysrör med vanligt driftdon brukar ha en effektfaktor på ca
0,3 och en asynkronmotor mellan 0,7 och 0,8. I nya installationer strävar man efter en
effektfaktor på ca 0,9-0,95. Rent resistiva laster (motstånd) har alltid effektfaktorn 1 då
de ej ger upphov till fasförskjutning. Exempel på vanliga resistiva laster är radiatorer och
spisar.
