วิธีคำนวณตัวประกอบกำลังไฟฟ้า เริ่มต้นด้วยอัตราส่วนเพียงค่าเดียว คือ กำลังไฟฟ้าจริงในหน่วยกิโลวัตต์ หารด้วยกำลังไฟฟ้าปรากฏในหน่วยกิโลโวลต์แอมแปร์จากช่วงเวลาการวัดเดียวกัน ใช้ผลลัพธ์นี้เพื่อประเมินกระแสไฟฟ้าในสายป้อนและความสามารถในการรองรับโหลดก่อนกำหนดขนาดอุปกรณ์ปรับปรุงตัวประกอบกำลัง บทความนี้จะอธิบายสูตรตัวประกอบกำลังไฟฟ้า สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า ค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้าสำหรับระบบสามเฟส ค่าที่แสดงบนมิเตอร์ของโรงงาน ข้อควรระวังในการบันทึกข้อมูล และช่วงเวลาที่เหมาะสมในการใช้ SVG แบบไดนามิกในขั้นตอนถัดไป.

ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเท่ากับกำลังไฟฟ้าจริงหรือกำลังไฟฟ้าแอกทีฟ หารด้วยกำลังไฟฟ้าปรากฏ โดยค่าที่อ่านได้ทั้งสองต้องครอบคลุมช่วงเวลาเดียวกัน.
สูตรตัวประกอบกำลังไฟฟ้าคือ PF = kW ÷ kVA ควรใช้หน่วยให้สอดคล้องกัน โดยค่าทั้งสองต้องเป็นหน่วยกิโล หรือเป็นวัตต์และโวลต์แอมแปร์ทั้งคู่.
สายป้อนที่แสดงค่ากำลังไฟฟ้าจริง 80 kW และกำลังไฟฟ้าปรากฏ 100 kVA ในเวลาเดียวกัน จะมีค่า PF = 0.80 ตัวเลขนี้หมายความว่า 80% ของกำลังไฟฟ้าปรากฏที่จ่ายมาถูกนำไปใช้กับงานจริง ส่วนที่เหลือเกี่ยวข้องกับความต้องการกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟในช่วงเวลาดังกล่าว.
การจัดรูปสมการใหม่ช่วยในการคำนวณเมื่อไม่มีค่าปริมาณใดปริมาณหนึ่ง.
| ต้องการ | สูตร |
|---|---|
| ตัวประกอบกำลัง | PF = kW ÷ kVA |
| กำลังไฟฟ้าปรากฏ | kVA = kW ÷ PF |
| กำลังไฟฟ้าจริง | kW = kVA × PF |
| กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ | kVAR = √(kVA² − kW²) |
ตัวอย่าง: โหลด 100 kW ที่ PF 0.8 ต้องใช้กำลังไฟฟ้าปรากฏ 125 kVA หม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และสายป้อนจะต้องรองรับค่า kVA ที่สูงขึ้นนี้ แม้ว่ากำลังไฟฟ้าจริงของกระบวนการผลิตในหน่วยกิโลวัตต์จะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม.
เชื่อมโยงอัตราส่วนนี้กับ กำลังไฟฟ้าจริงเทียบกับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ในกรณีที่ทีมงานของคุณยังคงสับสนระหว่างวัตต์และ VARs บนกระดานไวท์บอร์ดเดียวกัน.

สำหรับสภาวะที่เป็นรูปคลื่นไซน์ สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้าจะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ และกำลังไฟฟ้าปรากฏ ผ่านสมการ S² = P² + Q².
หากมิเตอร์แสดงค่า kW และ kVA อยู่แล้ว กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟจะคำนวณได้จาก kVAR = √(kVA² − kW²) ค่านี้คือปริมาณที่ชุดตัวเก็บประจุ (Capacitor Bank) หรือ SVG ต้องชดเชย หากต้องการเพิ่มค่า PF โดยที่โหลดกำลังไฟฟ้าจริงยังคงเท่าเดิม.
มุมระหว่างด้าน kW กับด้านตรงข้ามมุมฉากของ kVA เรียกว่ามุมเฟสการเลื่อน (Displacement Angle) φ ภายใต้สภาวะที่รูปคลื่นไซน์สมบูรณ์ ค่า PF จะเท่ากับ cosφ ความสัมพันธ์นี้จะไม่เป็นจริงเมื่อฮาร์มอนิกทำให้รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าผิดเพี้ยน ดังนั้นการบันทึกข้อมูลในขั้นตอนต่อไปจึงมีความสำคัญ.
เมื่อทราบค่า PF เป้าหมายและค่า kW ปัจจุบันแล้ว คุณยังสามารถประมาณปริมาณกำลังรีแอกทีฟที่ต้องชดเชยได้ โดยเปรียบเทียบค่า kVAR ปัจจุบันกับค่า kVAR ที่ยอมรับได้ ณ ค่า PF เป้าหมาย ให้คำนวณจากค่า kW และ kVA ที่วัดได้จริงก่อน อย่าสร้างผลลัพธ์ของระบบโรงงานขึ้นมาเอง.
สำหรับเส้นทางข้อมูล Q โดยเฉพาะจากมิเตอร์ของโรงงาน ให้ใช้ วิธีคำนวณกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ.
เมื่อหน้าจอแสดงค่าแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์ แต่ไม่แสดงค่า kVA ให้คำนวณกำลังไฟฟ้าปรากฏก่อน แล้วจึงนำมาหาร.
สำหรับวงจรไฟฟ้าเฟสเดียว: kVA = (V × I) ÷ 1000 จากนั้น PF = kW ÷ kVA โดยใช้ค่าแรงดันไฟฟ้า RMS และกระแสไฟฟ้า RMS ของวงจรเดียวกัน.
สำหรับการคำนวณตัวประกอบกำลังไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าสามเฟสแบบสมดุล ให้ใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายของระบบสามเฟสและกระแสไฟฟ้าสาย: kVA = (√3 × V × I) ÷ 1000 จากนั้น PF = kW ÷ kVA โดย √3 มีค่าประมาณ 1.732 หรือสามารถคำนวณได้เทียบเท่ากันด้วย PF = kW ÷ ((√3 × V × I) ÷ 1000).
ตัวอย่าง: ระบบป้อนแบบสมดุลที่มีแรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย 480 V กระแสไฟฟ้าสาย 200 A และกำลังไฟฟ้า 120 kW จะได้ค่า kVA = (1.732 × 480 × 200) ÷ 1000 ≈ 166.3 kVA ดังนั้น PF ≈ 120 ÷ 166.3 ≈ 0.72.
ไม่ควรใช้สูตรลัด √3 เมื่อเฟสไม่สมดุล หรือเมื่อเครื่องวิเคราะห์กำลังไฟฟ้าแสดงค่า kW และ kVA จริงอยู่แล้ว ในกรณีเหล่านี้ให้เชื่อถืออัตราส่วนที่เครื่องวิเคราะห์รายงาน แทนการประมาณค่าด้วยสูตร V×I ด้วยตนเอง.

มิเตอร์ของโรงงานหรือมิเตอร์การไฟฟ้ามักจัดเก็บค่าพลังงานไฟฟ้าและค่าความต้องการกำลังไฟฟ้า แทนที่จะแสดงค่า PF แบบเรียลไทม์บนหน้าจอ.
หากช่วงเวลาการวัดเดียวกันบันทึกค่าพลังงานไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมงและกิโลโวลต์แอมแปร์-ชั่วโมง ค่า PF เฉลี่ย ≈ kWh ÷ kVAh หากมีค่า kWh และ kvarh สำหรับช่วงเวลาดังกล่าว สามารถคำนวณได้จาก PF เฉลี่ย ≈ kWh ÷ √(kWh² + kvarh²).
ตัวอย่างจากการปฏิบัติงานในโรงงานที่มีการอภิปรายในฟอรัมแสดงให้เห็นว่าเหตุใดช่วงเวลาการวัดจึงมีความสำคัญ โดยตัวอย่างการตรวจสอบมิเตอร์ที่เผยแพร่ไว้ใช้ค่า 56,640 kWh และ 21,280 kvarh ในระยะเวลาหนึ่งเดือน เพื่อคำนวณค่า PF เฉลี่ยได้ประมาณ 0.936 ขณะที่ค่า kW สูงสุดเพียงอย่างเดียวก็ยังไม่สามารถบอกค่า PF ณ ช่วงที่มีโหลดสูงสุดได้.
สำคัญ: ต้องใช้ข้อมูลจากช่วงเวลาที่ตรงกัน ค่า kW สูงสุดในใบแจ้งค่าไฟฟ้าที่ไม่มีค่ากำลังรีแอกทีฟหรือค่ากำลังไฟฟ้าปรากฏที่ตรงกับช่วงเวลาเดียวกัน ไม่สามารถใช้หาค่า PF ณ ช่วงที่มีโหลดสูงสุดได้ และสถานประกอบการอุตสาหกรรมไม่ควรสมมติว่า PF = 1 เมื่อต้องแปลงค่าความต้องการกำลังไฟฟ้า kW เป็น kVA หรือกระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ — แหล่งที่มา: https://forums.mikeholt.com/threads/determining-power-factor-to-use-for-load-calculation-from-utility-bills.132045/
| เส้นทางการวัด | ค่าที่จำเป็นต้องป้อน | เอาต์พุต | ระวัง |
|---|---|---|---|
| อัตราส่วนโดยตรง | kW และ kVA ในช่วงเวลาเดียวกัน | ค่า PF แบบทันทีหรือแบบความต้องการ | ช่วงเวลาที่ไม่ตรงกันจะทำให้อัตราส่วนใช้ไม่ได้ |
| V / I / kW | V, I, kW (ใช้ √3 หากเป็นระบบสามเฟสที่สมดุล) | ค่า PF ที่คำนวณได้ | ความไม่สมดุลหรือฮาร์มอนิกทำให้ค่า kVA จาก V×I คลาดเคลื่อน |
| ค่าที่บันทึกพลังงาน | kWh ร่วมกับ kVAh หรือ kvarh | ค่า PF เฉลี่ยตลอดช่วงเวลาที่วัด | ค่า PF เฉลี่ย ≠ ค่า PF ณ จุดที่มีความต้องการกำลังไฟฟ้า kW สูงสุด |
ทีมจัดซื้อและทีมบำรุงรักษามักพบปัญหาช่องว่างของข้อมูลนี้ เมื่อใบแจ้งค่าไฟฟ้าจากการไฟฟ้าแสดงค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุดช่วง On-peak (kW) แต่ไม่มีคอลัมน์แสดงค่า PF ดังนั้น ควรคำนวณหรือวัดค่า PF ก่อนนำตัวเลข kW ดังกล่าวไปแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์ของสายป้อน.

ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ของโรงงานที่คำนวณได้ต่ำ ทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแม้ใช้กำลังไฟฟ้าจริงเท่าเดิม ส่งผลให้การสูญเสียในขดลวดทองแดงและแรงดันตกในสายป้อนของโรงงานเพิ่มขึ้น.
เมื่อค่า kW คงที่ การลดลงของค่า PF จะทำให้ค่า kVA เพิ่มขึ้น และระบบจ่ายไฟฟ้าจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์มากขึ้น นี่คือเหตุผลที่โรงงานบางแห่งอาจรายงานค่า PF ใกล้ 0.6 ในสภาวะการใช้โหลดบางรูปแบบ และยังคงเผชิญกับข้อจำกัดด้านความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า แม้ว่าการไฟฟ้าจะไม่ได้แสดงค่าปรับจาก PF แยกต่างหากในใบแจ้งค่าไฟก็ตาม.
ประเด็นสำคัญในทางปฏิบัติคือความสามารถในการรองรับโหลด มอเตอร์ เครื่องเชื่อม และหม้อแปลงที่ทำงานด้วยโหลดต่ำจะดึงกำลังรีแอกทีฟเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก (Magnetizing Vars) แม้ว่ากระบวนการผลิตยังต้องใช้กำลังไฟฟ้า kW เท่าเดิม แต่สายไฟและหม้อแปลงกลับต้องรองรับกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น การปรับปรุงค่า PF เพื่อลดกำลังรีแอกทีฟดังกล่าวจะช่วยลดความต้องการกำลังไฟฟ้าปรากฏ โดยยังคงให้ผลผลิตเท่าเดิม.
ควรมองค่า PF ที่ดีเป็นเป้าหมายของโรงงานที่ตกลงร่วมกันระหว่างผู้ประกอบการ การไฟฟ้า และรูปแบบการใช้โหลด ไม่ใช่ข้อกำหนดสากลที่ใช้ได้กับทุกกรณี การหารือในภาคอุตสาหกรรมจำนวนมากมักตั้งเป้าหมายไว้ใกล้ 0.95 และแหล่งข้อมูลด้านการศึกษาบางแห่งระบุว่าค่าที่ต่ำกว่าระดับนี้ถือว่าไม่มีประสิทธิภาพในหลายภูมิภาค อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขและข้อกำหนดในอัตราค่าไฟฟ้าของคุณเป็นสิ่งที่กำหนดวิธีการคิดค่าไฟ.
ความแตกต่างระหว่าง PF จริง (True PF) และ PF จากการเลื่อนเฟส (Displacement PF) มีความสำคัญเมื่อโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นทำให้รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าเกิดความผิดเพี้ยน.
ค่า Displacement PF พิจารณาจากมุมเฟสขององค์ประกอบความถี่มูลฐาน (cosφ) ส่วนค่า True Power Factor คำนวณจากกำลังไฟฟ้าจริงทั้งหมดหารด้วยกำลังไฟฟ้าปรากฏทั้งหมด โดยรวมผลกระทบจากฮาร์มอนิกด้วย ในสายป้อนที่มีการใช้ VFD หรือวงจรเรียงกระแสจำนวนมาก การวัดค่า cosφ ที่ดูเหมือนอยู่ในเกณฑ์ดีอาจเกิดขึ้นพร้อมกับค่า True PF ที่ต่ำกว่าได้.
หากการคำนวณด้วยมือของคุณใช้เฉพาะค่าแรงดันไฟฟ้า (V) และกระแสไฟฟ้า (I) ที่ความถี่มูลฐาน ให้ถือว่าผลลัพธ์ดังกล่าวเป็นเพียงค่าประมาณที่เน้นด้าน Displacement PF เมื่อมีฮาร์มอนิก ควรตรวจสอบยืนยันด้วยเครื่องบันทึกคุณภาพกำลังไฟฟ้าที่สามารถรายงานค่า True PF ได้ วิธีการบันทึกข้อมูลดังกล่าวมีอธิบายไว้ใน การบันทึกค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าจากการเลื่อนเฟสเทียบกับการบิดเบือนของรูปคลื่น.
อย่านำค่าที่วัดได้จากสายป้อนคนละชุดและไม่เกี่ยวข้องกันมาเฉลี่ยรวมเป็นค่า PF เพียงค่าเดียวของทั้งโรงงาน ควรคำนวณแยกตามจุดติดตั้งมิเตอร์ที่สอดคล้องกับการตัดสินใจของคุณ เช่น จุดเชื่อมต่อระบบไฟฟ้ากับการไฟฟ้า ตู้สวิตช์บอร์ดหลัก หรือสายป้อนของมอเตอร์ขนาดใหญ่.
หลังจากมั่นใจในค่า PF ที่คำนวณได้แล้ว ให้เลือกระบบปรับปรุงค่า PF โดยพิจารณาจากความเร็วและความถี่ในการเปลี่ยนแปลงของความต้องการกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ.
ชุดคาปาซิเตอร์แบบติดตั้งคงที่ใน อุปกรณ์ชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ฮับ ยังคงเหมาะสำหรับโหลดเหนี่ยวนำที่มีความต้องการคงที่ ส่วนโหลดอุตสาหกรรมที่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างความต้องการกำลังรีแอกทีฟแบบเหนี่ยวนำและแบบเก็บประจุ จำเป็นต้องใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองได้รวดเร็วยิ่งขึ้น.
เครื่องกำเนิดกำลังรีแอกทีฟแบบสถิต (SVG) ของ CNBYG มอบโซลูชันสำหรับการชดเชยแบบไดนามิก โดยผลิตภัณฑ์ซีรีส์ติดตั้งแบบแขวนผนังที่เผยแพร่ข้อมูลไว้รองรับแรงดันไฟฟ้า 230 V, 400 V, 500 V และ 690 V พร้อมตัวเลือกความสามารถในการชดเชยกำลังรีแอกทีฟในหน่วย kvar มีเวลาตอบสนองต่ำกว่า 10 ms ค่าประสิทธิภาพการชดเชยสูงกว่า 95% และประสิทธิภาพของอุปกรณ์สูงกว่า 97% พร้อมรองรับกำลังรีแอกทีฟทั้งแบบเหนี่ยวนำและแบบเก็บประจุแบบเรียลไทม์ เพื่อปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์.

เลือกใช้ระบบ SVG เมื่อผลการวัดค่า PF แสดงให้เห็นว่าความต้องการกำลังรีแอกทีฟมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องจนชุดคาปาซิเตอร์แบบติดตั้งคงที่ไม่สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงได้อย่างเหมาะสม หากมีเพียงสายป้อนของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ทำงานคงที่หนึ่งชุด และมีข้อกำหนดการใช้งานชุดคาปาซิเตอร์ที่ชัดเจน ควรเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบยืนยันค่าจากมิเตอร์ก่อน.
อย่าเพิ่งเลือกใช้ระบบ SVG จนกว่าจะมีการบันทึกค่า PF และความแปรผันของโหลดเรียบร้อยแล้ว พารามิเตอร์ผลิตภัณฑ์ที่ระบุไว้ข้างต้นเป็นเพียงขอบเขตข้อมูลจำเพาะที่มีการรองรับเท่านั้น ไม่ควรตีความว่าเป็นการรับประกันว่าจะช่วยประหยัดค่าไฟฟ้า.
PF = กำลังไฟฟ้าจริง ÷ กำลังไฟฟ้าปรากฏ โดยทั่วไปเขียนเป็น PF = kW ÷ kVA เมื่อค่าทั้งสองใช้หน่วยกิโลเหมือนกันและอ้างอิงช่วงเวลาเดียวกัน.
นำค่ากิโลวัตต์หารด้วยค่ากิโลโวลต์แอมแปร์ ตัวอย่าง: 80 kW ÷ 100 kVA = ตัวประกอบกำลัง 0.80.
สำหรับระบบที่สมดุล ให้คำนวณ kVA = (√3 × แรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย V × กระแสไฟฟ้าในสาย I) ÷ 1000 จากนั้นนำค่า kW หารด้วยค่า kVA หากระบบป้อนจ่ายไม่สมดุลหรือมีรูปคลื่นผิดเพี้ยน ให้ใช้ค่าตัวประกอบกำลังจริง (True PF) จากเครื่องวิเคราะห์กำลังไฟฟ้า.
สำหรับช่วงเวลาที่ตรงกัน ให้ใช้ PF ≈ kWh ÷ kVAh หรือ PF ≈ kWh ÷ √(kWh² + kvarh²) เมื่อมีค่า kvarh ค่าเฉลี่ยนี้ไม่ใช่ค่าตัวประกอบกำลัง ณ ช่วงเวลาที่เกิดกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Peak kW) ในขณะใดขณะหนึ่ง.
โรงงานอุตสาหกรรมหลายแห่งตั้งเป้าหมายไว้ที่ประมาณ 0.95 หรือสูงกว่า และเอกสารอ้างอิงบางแห่งถือว่าค่าที่ต่ำกว่าระดับนี้เป็นการใช้พลังงานอย่างไม่มีประสิทธิภาพในหลายพื้นที่ ควรตรวจสอบเกณฑ์ที่กำหนดในอัตราค่าไฟฟ้าและข้อกำหนดการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้า.
เมื่อกำลังไฟฟ้าจริง (kW) เท่ากัน ค่า PF ที่ต่ำลงหมายถึงค่า kVA ที่สูงขึ้น ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าในสายป้อนเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและแรงดันไฟฟ้าตกมากขึ้น โดยไม่ได้เพิ่มประโยชน์จากการทำงาน.
กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (kVAR) คือองค์ประกอบกำลังไฟฟ้าที่อยู่ในแนวตั้งฉากของสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า ส่วนตัวประกอบกำลังคืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริงกับกำลังไฟฟ้าปรากฏ การลดค่า kVAR เมื่อค่า kW คงที่ จะทำให้ค่า PF สูงขึ้น.
ควรระมัดระวังเมื่อใช้กับสายป้อนที่มีโหลดไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งฮาร์มอนิกทำให้กำลังไฟฟ้าปรากฏเพิ่มสูงขึ้น ควรเลือกใช้ค่าตัวประกอบกำลังจริง (True PF) จากเครื่องบันทึกคุณภาพไฟฟ้า และนำมาเปรียบเทียบกับค่าที่คำนวณด้วยตนเอง.
การตรวจสอบ Humanizer: ผ่าน — การปรับแก้รอบที่สองได้ลบภาษาที่กล่าวถึงกระบวนการทำงานออก โดยไม่มีการเพิ่มข้อเท็จจริงใหม่ที่นอกเหนือจากงานวิจัยและเอกสารสรุป และคงรหัสข้อกล่าวอ้างไว้โดยไม่ใส่ในเนื้อหา.