เมื่อพูดถึงระบบไฟฟ้า, Power Factor (PF) หรือ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า คือหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญที่จะบ่งบอกถึงความมีประสิทธิภาพของการใช้พลังงานในระบบไฟฟ้า PF ช่วยบอกเราได้ว่า เครื่องใช้ไฟฟ้า หรือระบบไฟฟ้าใช้งานพลังงานได้มีประสิทธิภาพเพียงใด
เมื่อ Power Factor มีค่าใกล้เคียงกับ 1.0 (หรือ 100%) หมายความว่า ระบบไฟฟ้ากำลังใช้งานพลังงานอย่างเต็มที่โดยไม่มีการสูญเสียที่มากเกินไป แต่เมื่อ Power Factor ลดลงไปก็จะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน ซึ่งอาจทำให้เกิดความสูญเสียพลังงานและมีค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นในระยะยาว
เมื่อ Power Factor (PF) ต่ำ ระบบไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพลดลงในหลายด้าน ดังนี้:
1. กระแสไฟฟ้าสูงขึ้น
เมื่อ Power Factor ต่ำ ระบบต้องการ กระแสไฟฟ้า มากขึ้นเพื่อให้ได้ พลังงานจริง (Real Power) เท่าเดิม เพราะ Reactive Power จะทำให้ Apparent Power (พลังงานที่ดูเหมือนจะถูกใช้) เพิ่มขึ้น
กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทำให้เกิด การสูญเสียพลังงาน (I²R losses) ในสายไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ ประสิทธิภาพ ของการใช้พลังงานลดลง
การเพิ่มกระแสไฟฟ้ายังอาจทำให้ อุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น หม้อแปลง (Transformers) หรือ สายไฟ ต้องรองรับกระแสที่สูงขึ้น ทำให้เกิด ความร้อน และ การสึกหรอ ของอุปกรณ์เร็วขึ้น
2. แรงดันไฟฟ้าตก (Voltage Drop)
การที่ระบบมี Power Factor ต่ำ จะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟมากขึ้น ทำให้เกิด การตกของแรงดัน (Voltage Drop) บนสายไฟ
แรงดันที่ตก อาจทำให้ อุปกรณ์ไฟฟ้า ทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ เช่น มอเตอร์หรือเครื่องจักรไม่สามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งส่งผลให้ระบบ ทำงานไม่เสถียร และ ประสิทธิภาพลดลง
3. ภาระที่มากขึ้นสำหรับผู้ให้บริการไฟฟ้า
เมื่อ Power Factor ต่ำ ผู้ให้บริการไฟฟ้าจะต้องผลิตพลังงานมากขึ้นเพื่อให้เพียงพอต่อความต้องการ ทั้งที่พลังงานบางส่วน (Reactive Power) ไม่ได้ใช้ทำงานจริง แต่ยังคงต้องจ่ายพลังงานเพื่อรองรับภาระนี้
ดังนั้น ค่าใช้จ่ายในระบบไฟฟ้า จะสูงขึ้นทั้งสำหรับผู้ใช้ไฟฟ้าและผู้ให้บริการ
4. ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น
ในบางกรณี ผู้ให้บริการไฟฟ้า อาจคิดค่าปรับ Power Factor เพื่อช่วยลดค่าใช้จ่ายในระบบไฟฟ้าและทำให้การใช้งานไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในบทความนี้เราจะพูดถึง Power Factor และแบ่งแยกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ Displacement Power Factor (DPF) และ True Power Factor (TPF) พร้อมอธิบายว่าเหตุใดเราจึงควรให้ความสนใจกับทั้งสองประเภทนี้
1. Displacement Power Factor (DPF)
Displacement Power Factor (DPF) คือ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่สะท้อนความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน (Voltage) และกระแสไฟฟ้า (Current) ที่มีการเลื่อนเฟส (Phase Shift) โดยวัดจาก มุมเฟส ของกระแสที่ล่าช้าหรือเร็วกว่าค่าของแรงดันที่กำหนดในระบบไฟฟ้า ซึ่งในระบบไฟฟ้าที่มีการใช้ โหลดเชิงเส้น (Linear Load) เช่น มอเตอร์ หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่เกิดการบิดเบือน (Distortion) จะมี DPF ที่สัมพันธ์กับการเลื่อนเฟสในระดับที่สามารถคำนวณได้ง่าย
2. True Power Factor (TPF)
True Power Factor (TPF) คือ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่รวมทั้ง มุมเฟส (Phase Shift) และ การบิดเบือนของคลื่นกระแส (Current Waveform Distortion) ซึ่งอาจเกิดขึ้นจาก โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear Load) เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ หรือการใช้ ตัวขับความเร็วตัวแปร (VSD) ซึ่งสร้างฮาร์มอนิกส์ในกระแสที่ทำให้เกิดการบิดเบือนในคลื่นกระแส
ทำไมต้องสนใจ DPF?
การลดกำลังไฟฟ้าที่สูญเสีย: การที่กระแสไฟฟ้าเลื่อนเฟสจากแรงดันจะทำให้เกิด กำลังไฟฟ้าเชิงรีแอกทีฟ (Reactive Power) ซึ่งไม่สามารถทำงานได้จริง
DPF แสดงถึงประสิทธิภาพของการส่งพลังงานจริงในระบบ ยิ่ง DPF อยู่ใกล้ 1.0 เท่าใดระบบไฟฟ้าก็จะยิ่งแปลงพลังงานที่ให้มาให้เป็นงานที่มีประโยชน์มากขึ้นเท่านั้น DPF ที่ต่ำบ่งชี้ถึงระบบนั้นไม่สามารถใช้พลังงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เกิดความสูญเสียพลังงานในระบบ
การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ: การปรับปรุง DPF ให้สูงขึ้น (ใกล้ 1.0) โดยการใช้ ตัวเก็บประจุ (Capacitor) จะช่วยให้ลดการสูญเสียพลังงานและช่วยให้ระบบไฟฟ้ามีการใช้พลังงานได้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
ทำไมต้องสนใจ TPF?
การลดผลกระทบจากฮาร์มอนิกส์: ฮาร์มอนิกส์ที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องจักรที่ใช้พลังงานไม่เป็นเชิงเส้นจะมีผลกระทบต่อทั้ง DPF และ TPF โดยการเกิดการบิดเบือนในคลื่นกระแสทำให้ TPF ต่ำลง ซึ่งทำให้มีพลังงานที่สูญเสียไปมากขึ้น แม้ว่า DPF อาจจะยังดีอยู่ก็ตาม
การเพิ่มประสิทธิภาพระบบที่มีฮาร์มอนิกส์: ในระบบที่มี ฮาร์มอนิกส์ มากๆ เราจำเป็นต้องติดตั้ง ฟิลเตอร์ฮาร์มอนิกส์ (Harmonic Filters) เพื่อช่วยแก้ไขทั้ง DPF และ TPF โดยการลดการบิดเบือนของคลื่นกระแสและปรับปรุงประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน
DPF vs. TPF: เมื่อไหร่ควรสนใจทั้งสอง?
1. ถ้าคุณมีโหลดเชิงเส้น (Linear Load):
ถ้าโหลดในระบบไฟฟ้าของคุณเป็นโหลดเชิงเส้น เช่น มอเตอร์ หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไปที่ไม่เกิดฮาร์มอนิกส์ การปรับปรุง DPF จะเพียงพอในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน เนื่องจากมุมเฟสระหว่างแรงดันและกระแสมีความสำคัญในกรณีนี้
2. ถ้าคุณมีโหลดไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear Load):
หากระบบของคุณมี อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือเครื่องจักรที่ใช้พลังงานไม่เป็นเชิงเส้น (เช่น คอมพิวเตอร์, VSD, แหล่งจ่ายไฟที่ใช้พลังงานแบบแปลงสัญญาณ) ที่สร้าง ฮาร์มอนิกส์ การพิจารณา TPF ก็เป็นสิ่งที่สำคัญ เพราะ TPF จะช่วยให้คุณเห็นภาพรวมของการสูญเสียพลังงานจากทั้งการบิดเบือนของคลื่นกระแสและการเลื่อนเฟส
จากตัวอย่างจริง ตามภาพด้านล่าง จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าในระบบที่มีฮาร์มอนิกส์สูง จะส่งผลให้ค่า TPF และ DPF มีค่าต่างกันอย่างชัดเจน
สรุป
Power Factor (PF) คือ ปัจจัยที่สำคัญในการวัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบไฟฟ้า โดยการคำนวณ Power Factor จะช่วยให้เราเข้าใจการใช้พลังงานจริงๆ โดยเฉพาะในเรื่องของ Displacement Power Factor (DPF) และ True Power Factor (TPF) ที่แต่ละประเภทมีบทบาทต่างกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลดในระบบ
การสนใจ DPF จะเหมาะสมกับระบบที่มีโหลดเชิงเส้นและไม่มีฮาร์มอนิกส์ ในขณะที่ TPF จะมีความสำคัญมากขึ้นในระบบที่มีโหลดไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบือนคลื่นกระแส การเข้าใจทั้งสองประเภทนี้จะช่วยให้เราสามารถปรับปรุงการใช้พลังงานให้มีประสิทธิภาพสูงสุด และลดการสูญเสียพลังงานในระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สนใจให้ทางทรูวัตส์ เข้าไปตรวจวัดระบบของท่าน สามารถติดต่อได้ที่ Info@Truewatts.co.th
コメント