A กำลังไฟฟ้าจริงเทียบกับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ การเปรียบเทียบนี้คือกำลังไฟฟ้าที่ทำงานจริงซึ่งมีหน่วยเป็นวัตต์ เทียบกับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟซึ่งมีหน่วยเป็นวาร์และทำหน้าที่คงสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าไว้ ส่วนกำลังไฟฟ้าปรากฏคือผลรวมของทั้งสองส่วน โดยมีหน่วยเป็นโวลต์-แอมแปร์ หน้านี้จะอธิบายการอ่านค่าทั้งสามคอลัมน์ตามรูปแบบที่มิเตอร์ของโรงงานแสดง จากนั้นจะแยกการชดเชยกำลังไฟฟ้าออกจากการกรองฮาร์มอนิก.
กำลังไฟฟ้าจริงคือพลังงานเฉลี่ยที่ถ่ายโอนจากแหล่งจ่ายไฟไปยังโหลดจริงในแต่ละรอบของไฟฟ้ากระแสสลับ มิเตอร์จะแสดงค่าเป็นวัตต์หรือกิโลวัตต์.
เครื่องทำความร้อน ระบบแสงสว่างที่มีคุณสมบัติเป็นโหลดตัวต้านทาน และกำลังขับเชิงกลของมอเตอร์ ล้วนใช้กำลังไฟฟ้าในส่วนนี้ สำหรับโหลดที่เป็นตัวต้านทานล้วน แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจะอยู่ในเฟสเดียวกัน ดังนั้นกำลังไฟฟ้าขณะใดขณะหนึ่งจึงไม่กลับทิศทาง.
ในใบแจ้งค่าไฟ ให้มองช่องค่า kW ว่าเป็น “ปริมาณกำลังไฟฟ้าที่กระบวนการผลิตใช้จริง” โดยทั่วไปการคิดค่าไฟฟ้าตามพลังงานจะเริ่มจากค่านี้ แม้ว่าภายหลังการไฟฟ้าอาจเรียกเก็บค่าธรรมเนียมเพิ่มเติมจากกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟหรือความต้องการใช้กำลังไฟฟ้าสูงสุดก็ตาม คอลัมน์ kW นี้สะท้อนการใช้พลังงานเพื่อทำงานจริง ไม่ใช่การสร้างสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า.
กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเทียบกับกำลังไฟฟ้าจริง สามารถสังเกตความแตกต่างได้อย่างชัดเจนจากภาพหน้าจอ โดยตัวเลขหนึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อสายการผลิตกำลังผลิตสินค้า ขณะที่อีกตัวเลขหนึ่งอาจยังคงอยู่ในระดับสูง แม้มอเตอร์จะเพียงได้รับการกระตุ้นทางแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น.

กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟคือพลังงานที่มีการแลกเปลี่ยนไปมา โดยถูกเก็บสะสมไว้ในสนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำและมอเตอร์ หรือในสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ พลังงานส่วนนี้ไม่ได้ก่อให้เกิดงานสุทธิที่โหลดเมื่อพิจารณาครบหนึ่งรอบ และมีหน่วยวัดเป็นวาร์ (var) หรือกิโลวาร์ (kvar).
หากโหลดเป็นรีแอกทีฟล้วน แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจะต่างเฟสกัน 90 องศา โดยพลังงานจะไหลเข้าสู่สนามเป็นเวลาหนึ่งในสี่รอบ และไหลกลับออกมาในหนึ่งในสี่รอบถัดไป.
สายเคเบิล บัสบาร์ และขดลวดของหม้อแปลงยังคงต้องรองรับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนพลังงานดังกล่าว ความต้านทานของสายไฟจะเปลี่ยนพลังงานบางส่วนให้กลายเป็นความร้อน แม้ว่าโหลดในอุดมคติจะไม่ได้ใช้พลังงานสุทธิเลยก็ตาม.
สายป้อนที่มีอุณหภูมิสูงทั้งที่ช่องแสดงค่ากิโลวัตต์แทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นสถานการณ์ที่พบได้ทั่วไป นอกจากนี้ การสนับสนุนกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟที่ไม่เพียงพอยังอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าบนบัสบาร์ในพื้นที่ลดลง ซึ่งเป็นปัญหาทั้งในระดับระบบไฟฟ้าและระดับโรงงาน.
กำลังไฟฟ้าปรากฏคือผลคูณของแรงดันไฟฟ้า RMS และกระแสไฟฟ้า RMS วิศวกรจะแสดงค่านี้เป็นด้านตรงข้ามมุมฉากของรูปสามเหลี่ยม โดยมีด้านประกอบสองด้านเป็นกำลังไฟฟ้าจริงและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ.
| ปริมาณ | สัญลักษณ์ที่ใช้โดยทั่วไป | หน่วย | สิ่งที่ผู้อ่านในโรงงานควรเข้าใจจากข้อมูลนี้ |
|---|---|---|---|
| กำลังไฟฟ้าจริง (กำลังไฟฟ้าแอกทีฟ) | P | W, kW | กำลังไฟฟ้าที่นำไปใช้ทำงานสุทธิ |
| กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ | Q | var, kvar | การแลกเปลี่ยนพลังงานในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า |
| กำลังไฟฟ้าปรากฏ | S | VA, kVA | ความสามารถในการรองรับโหลดที่อุปกรณ์จ่ายไฟต้องมี |
ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor) คืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริงกับกำลังไฟฟ้าปรากฏ เมื่อรูปสามเหลี่ยมมีลักษณะแคบ แสดงว่ากำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่ในหน่วย kVA ถูกนำไปใช้กับงานจริง เมื่อค่า Q เพิ่มขึ้น การผลิตกำลังไฟฟ้าในระดับกิโลวัตต์เท่าเดิมจะต้องใช้กระแสไฟฟ้ามากขึ้น.
IEC ได้กำหนดให้ใช้ var เป็นหน่วยของกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในปี 1930 เพื่อไม่ให้คอลัมน์นี้แสดงหน่วยเป็นวัตต์ หม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องสำรองไฟ (UPS) จำนวนมากยังคงระบุพิกัดกำลังไฟฟ้าเป็น kVA ด้วยเหตุผลเดียวกัน เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้า ไม่ใช่เพียงกำลังไฟฟ้าในหน่วยกิโลวัตต์เท่านั้น.
สำหรับหน้านี้ ใช้สูตรเพียงไม่กี่สูตรก็เพียงพอแล้ว ได้แก่ กำลังไฟฟ้าปรากฏเป็นค่าที่รวม P และ Q เข้าด้วยกัน ส่วนตัวประกอบกำลังไฟฟ้าคืออัตราส่วนระหว่าง P กับ S สำหรับความเพี้ยนของรูปคลื่นในวงจรป้อนจ่ายไฟให้กับ VFD นั้นเป็นเรื่องของการวัดอีกประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ.
ลองตรวจสอบวงจรป้อนจ่ายไฟที่รองรับฮีตเตอร์ในกระบวนการผลิตหนึ่งตัวและมอเตอร์ขนาดใหญ่หนึ่งตัว แล้วจะเห็นภาพสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้าได้อย่างชัดเจน ฮีตเตอร์ทำให้ด้านของกำลังไฟฟ้าจริง (วัตต์) มีขนาดเพิ่มขึ้น ส่วนมอเตอร์จะเพิ่มด้านของกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (var) แม้ในขณะที่รับภาระโหลดทางกลเพียงเล็กน้อยก็ตาม ส่งผลให้ค่า kVA เพิ่มขึ้นเร็วกว่าที่ทีมผลิตคาดการณ์ไว้.

กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในความหมายนี้เป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ส่วนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ไม่มีการเลื่อนเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นซ้ำเป็นคาบในลักษณะเดียวกับการสะสมและส่งคืนพลังงานในแต่ละรอบของตัวเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C).
ผู้คนยังคงค้นหาคำว่า “กำลังไฟฟ้าแบบแอกทีฟกับแบบพาสซีฟคืออะไร” ผ่านช่องค้นหาของ Google อยู่เสมอ โดยทั่วไปแล้ว การจับคู่คำดังกล่าวมักหมายถึงวงจรแบบแอกทีฟกับแบบพาสซีฟ หรืออุปกรณ์ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าแบบแอกทีฟกับแบบพาสซีฟ ไม่ใช่การเปรียบเทียบระหว่าง P กับ Q.
หากเอกสารข้อมูลทางเทคนิค (Datasheet) ระบุว่า “Active PFC” หมายถึงวงจรด้านหน้าที่ใช้การสวิตชิ่ง ไม่ได้หมายถึงช่องแสดงค่ากำลังไฟฟ้ากิโลวัตต์บนมิเตอร์ของโรงงาน ควรแยกคำศัพท์ทั้งสองกลุ่มนี้ออกจากกัน มิฉะนั้น การพูดคุยเกี่ยวกับการจัดซื้ออาจเกิดความเข้าใจไม่ตรงกัน.
สหราชอาณาจักรและตำราหลายเล่มนิยมใช้คำว่า “กำลังไฟฟ้าจริง (Active Power)” ในขณะที่เอกสารของไทยใช้คำว่า “กำลังไฟฟ้าจริง (Real Power)” หรือ “กำลังไฟฟ้าแท้จริง (True Power)” ซึ่งทั้งหมดหมายถึงคอลัมน์ P เดียวกัน.
มิเตอร์ของโรงงานในประเทศไทยที่แสดงค่าเป็น kW ก็ยังคงแสดงค่าของช่องกำลังไฟฟ้าจริง (Active Power) เช่นเดิม.

การชดเชยกำลังรีแอกทีฟช่วยปรับค่า Q ส่วนการกรองฮาร์มอนิกช่วยแก้ไขกระแสไฟฟ้าที่ผิดเพี้ยน การนำหน้าที่ทั้งสองอย่างนี้มาปะปนกันเป็นข้อผิดพลาดที่มักก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายสูงในโรงงานที่มีมอเตอร์หลายประเภท.
ตัวประกอบกำลังจากการเหลื่อมเฟส (Displacement Power Factor) ของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่สตาร์ตโดยตรงจากสายจ่ายไฟ ส่วนใหญ่เกิดจากกำลังรีแอกทีฟที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก การติดตั้งตัวเก็บประจุแบบสวิตช์จึงเป็นวิธีแก้ไขตามปกติสำหรับลักษณะของกำลังรีแอกทีฟ Q แบบล้าหลังเช่นนี้.
อุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยความถี่แปรผัน (VFD) จำนวนมากก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่มีความเพี้ยนสูง การติดตั้งตัวเก็บประจุในวงจรป้อนจ่ายไฟดังกล่าวอาจทำให้เกิดการสั่นพ้อง แทนที่จะช่วยแก้ไขตัวประกอบกำลัง (PF)“
จากสนาม: กระทู้เกี่ยวกับโรงงานยังคงมีคำถามว่า มอเตอร์ที่ต่อเข้ากับสายจ่ายไฟโดยตรงร่วมกับมอเตอร์ที่ใช้ VFD สามารถใช้ตัวเก็บประจุแทนตัวกรองได้หรือไม่ บทสนทนาหนึ่งที่ดำเนินมาอย่างยาวนาน การสนทนาใน Eng-Tips กล่าวไว้อย่างตรงไปตรงมาว่า มอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นปัญหาด้านตัวประกอบกำลังจากการเหลื่อมเฟส ส่วนไดรฟ์จำนวนมากเป็นปัญหาด้านตัวประกอบกำลังจากความเพี้ยนของกระแสไฟฟ้า.
หากคำถามเกี่ยวกับการบันทึกข้อมูลคือการแยกความแตกต่างระหว่างตัวประกอบกำลังจากการเหลื่อมเฟสกับตัวประกอบกำลังจากความเพี้ยน ให้ใช้เอกสารที่มีอยู่เดิมเรื่อง ตัวประกอบกำลังจากการเหลื่อมเฟส เทียบกับตัวประกอบกำลังจากความเพี้ยน แทนการอธิบายซ้ำในที่นี้ แต่หากคำถามเกี่ยวกับการจัดประเภทอุปกรณ์ชดเชยกำลังรีแอกทีฟ ให้ใช้เอกสารเรื่อง ความหมายของการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ.

ชุดตัวเก็บประจุจะจ่ายกำลังรีแอกทีฟแบบนำหน้า (Leading Vars) ในปริมาณที่ค่อนข้างคงที่ เหมาะสำหรับกรณีที่กำลังรีแอกทีฟแบบล้าหลังมีค่าสูงและค่อนข้างคงที่ และได้ตรวจสอบสภาพแวดล้อมของฮาร์มอนิกแล้ว.
เครื่องกำเนิดกำลังรีแอกทีฟแบบสถิต (Static Var Generator: SVG) เป็นแหล่งจ่ายกำลังอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถจ่ายหรือดูดซับกำลังรีแอกทีฟ (Q) ได้ตามการเปลี่ยนแปลงของบัส เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่เครื่องเชื่อม เครน หรือสายการผลิตแบบเป็นชุดมีความต้องการกำลังรีแอกทีฟเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจนชุดคอนแทคเตอร์ไม่สามารถตอบสนองได้ทัน.
| สถานการณ์ | รูปแบบการจัดการกำลังรีแอกทีฟ (Q) โดยทั่วไป | ทำไม |
|---|---|---|
| มอเตอร์จำนวนมากที่สตาร์ตโดยตรงจากสายจ่ายไฟ และโหลดมีความเสถียร | ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ในกลุ่ม อุปกรณ์ชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ตระกูล | กำลังรีแอกทีฟจากการกระจัด (Displacement Q) โดยปรับเปลี่ยนเป็นขั้นอย่างช้า ๆ |
| กำลังรีแอกทีฟ (Q) ที่กลับทิศทางหรือเพิ่มลดตามกระบวนการผลิต | เครื่องกำเนิดกำลังรีแอกทีฟแบบสถิต (SVG) | จ่ายและดูดซับกำลังรีแอกทีฟได้สองทิศทาง พร้อมตอบสนองรวดเร็ว |
| กระแสฮาร์มอนิกในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์แบบปรับความถี่ (VFD) | แนวทางการใช้ตัวกรอง / ตัวกรองกำลังไฟฟ้าแบบแอ็กทีฟ (APF) ซึ่งไม่ใช่เนื้อหาของหน้านี้ | เป็นปัญหาความเพี้ยนของรูปคลื่น ไม่ใช่กำลังรีแอกทีฟจากการสร้างสนามแม่เหล็ก |
เดอะ เครื่องสร้างตัวแปรไฟฟ้าสถิตแบบ SVG หน้าเว็บระบุการใช้งานกับระบบแรงดัน 230–690 V เวลาตอบสนองต่ำกว่า 10 มิลลิวินาที ตัวประกอบการชดเชยสูงกว่า 95% และประสิทธิภาพสูงกว่า 97% ตัวเลขเหล่านี้เป็นข้อมูลของผลิตภัณฑ์ในหน้านั้น ไม่สามารถใช้แทนการศึกษาวิเคราะห์ระบบไฟฟ้าของสถานที่ติดตั้งจริงได้.

ใช้หน้าศูนย์รวมข้อมูล (Hub) เมื่อขั้นตอนถัดไปยังเป็นการพิจารณาว่าควรเลือกอุปกรณ์ชดเชยกำลังรีแอกทีฟประเภทใด และใช้หน้า SVG เมื่อระบบบัสมีลักษณะเป็นโหลดรีแอกทีฟที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ทั้งสองหน้าไม่ใช่เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของตัวกรองฮาร์มอนิก.
ควรขอข้อมูลโปรไฟล์โหลดก่อนที่ใครจะกำหนดขนาดและจำนวนขั้นของอุปกรณ์ การใช้ชุดตัวเก็บประจุที่จ่ายกำลังรีแอกทีฟเกินความต้องการในเวลากลางคืนขณะที่ระบบบัสมีโหลดต่ำ เป็นปัญหาที่แตกต่างจากโรงงานรีดโลหะที่มีโหลดเหนี่ยวนำในเวลากลางวัน และผลิตภัณฑ์ในแค็ตตาล็อกเดียวกันจะรองรับทั้งสองกรณีได้ก็ต่อเมื่อทราบลักษณะการใช้งานจริงอย่างชัดเจน.
กระแสไฟฟ้าที่ใช้สร้างสนามแม่เหล็กในมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปในโรงงาน มอเตอร์ยังคงต้องใช้กำลังไฟฟ้าจริง (กิโลวัตต์) เพื่อหมุนเพลา ส่วนกำลังรีแอกทีฟ (VAR) ทำหน้าที่รักษาสนามแม่เหล็กให้คงอยู่.
ตัวเก็บประจุแบบชันต์เป็นตัวอย่างในทางตรงกันข้าม โดยจะจ่ายกำลังรีแอกทีฟเพื่อหักล้างสนามแม่เหล็กแบบล้าหลัง.
กำลังไฟฟ้าจริง (True Power) เป็นอีกชื่อหนึ่งของกำลังไฟฟ้าแอกทีฟหรือกำลังไฟฟ้าจริง (Active or Real Power) ซึ่งมีหน่วยเป็นวัตต์ (W) และเป็นกำลังไฟฟ้าที่ทำให้เกิดงานสุทธิ ส่วนกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (Reactive Power) คือการแลกเปลี่ยนพลังงานที่มีหน่วยเป็นวาร์ (var) ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วไม่ได้ก่อให้เกิดงานสุทธิที่โหลด.
ทั้งสองประเภทต่างก็ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า แต่มีเพียงค่ากำลังไฟฟ้าที่วัดเป็นวัตต์เท่านั้นที่แสดงถึงพลังงานที่นำไปใช้ประโยชน์ได้.
การแบ่งกำลังไฟฟ้าเป็น P และ Q ที่อธิบายไว้ในที่นี้ ใช้กับระบบแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสลับที่มีการกักเก็บพลังงาน ส่วนวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จะไม่มีการแลกเปลี่ยนพลังงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเป็นวัฏจักรเช่นนี้.
บางคนอาจเรียกโหลดทุกประเภทที่ไม่ใช่โหลดกำลังไฟฟ้าวัตต์ว่าเป็นโหลดรีแอกทีฟอย่างไม่เคร่งครัด แต่เมื่อตรวจอ่านค่าจากมิเตอร์ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (PF) ในโรงงาน ควรยึดตามนิยามของระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC).
Google มักแสดงผลคำนี้ควบคู่กับเรื่องอิเล็กทรอนิกส์ มากกว่าการใช้งานร่วมกับมิเตอร์ในโรงงาน การแก้ไขตัวประกอบกำลังไฟฟ้าแบบแอกทีฟและแบบแพสซีฟ (Active vs Passive PFC) หมายถึงสถาปัตยกรรมของอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์.
กำลังไฟฟ้าแอกทีฟเทียบกับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ หมายถึงการเปรียบเทียบระหว่าง P กับ Q ดังนั้น หากตอบคำถามเกี่ยวกับมิเตอร์ ควรใช้หน่วยวัตต์และวาร์ ไม่ใช่คำว่า “วงจรแพสซีฟ”
กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเป็นองค์ประกอบหนึ่งของรูปสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า ส่วนกำลังไฟฟ้าปรากฏคือด้านตรงข้ามมุมฉากทั้งหมด ซึ่งเป็นผลรวมเชิงเวกเตอร์ของกำลังไฟฟ้าแอกทีฟและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ โดยมีหน่วยเป็นโวลต์-แอมแปร์ (VA).
หม้อแปลงไฟฟ้าคำนึงถึงกำลังไฟฟ้าปรากฏ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดขึ้นอยู่กับค่ากำลังไฟฟ้าปรากฏในหน่วย kVA.
กระแสไฟฟ้าส่วนเกินที่เกิดจากกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (Q) ทำให้สายส่งเกิดความร้อนและใช้ความสามารถในการรองรับโหลดของระบบจ่ายไฟฟ้า นอกจากนี้ ระดับแรงดันไฟฟ้าที่บัสบาร์ในพื้นที่ยังขึ้นอยู่กับสมดุลของกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟด้วย.
นี่จึงเป็นเหตุผลที่โรงงานอาจต้องเสียค่าปรับหรือค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจากตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (PF) แม้ว่าปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) จะดูเป็นปกติก็ตาม.