พิมพ์คำที่ต้องการค้นหา ทั้งภาษาไทยและอังกฤษ
  1. หน้าแรก
  2. บทความ
  3. ไฟฟ้ากำลังและมอเตอร์
  4. คำนวณคาปาซิเตอร์แก้ PF

// บทความ · Power Factor Correction

วิธีคำนวณขนาดคาปาซิเตอร์แก้ Power Factor (kvar) พร้อมตัวอย่าง

การแก้ PF คือติดตั้งคาปาซิเตอร์ที่จ่ายกำลังรีแอกทีฟ (kvar) ให้โหลดเหนี่ยวนำ แทนที่จะดึงจากระบบไฟ ขนาดที่ต้องใช้คำนวณได้จากสูตรเดียว และตรวจสอบด้วยสามเหลี่ยมกำลัง

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต
สรุปใน 30 วินาที
  • Qc=P (tan⁡φ1−tan⁡φ2)Q_c=P\,(\tan\varphi_1-\tan\varphi_2) โดย φ1\varphi_1 คือมุมก่อนแก้ φ2\varphi_2 คือมุมเป้าหมาย
  • กำลังจริง P ไม่เปลี่ยน ส่วนที่ลดลงคือ Q และ S จึงลดกระแสได้
  • เลือกขนาดมาตรฐานที่ใกล้ที่สุด และตรวจฮาร์มอนิกก่อนติดตั้ง

ที่มาของสูตร

จากสามเหลี่ยมกำลัง Q=Ptan⁡φQ=P\tan\varphi ก่อนแก้ โหลดมี Q1=Ptan⁡φ1Q_1=P\tan\varphi_1 หลังแก้ต้องการ Q2=Ptan⁡φ2Q_2=P\tan\varphi_2 คาปาซิเตอร์ต้องรับผิดชอบส่วนต่าง

Qc=Q1−Q2=P (tan⁡φ1−tan⁡φ2),φ=cos⁡−1(PF)Q_c=Q_1-Q_2=P\,(\tan\varphi_1-\tan\varphi_2),\qquad \varphi=\cos^{-1}(\text{PF})

จากนั้นหาความจุต่อเฟสจาก Qc=3 ωCV2Q_c=3\,\omega C V^2 เมื่อต่อแบบเดลต้า โดย VV คือแรงดันสาย และ ω=2πf\omega=2\pi f

ตัวอย่าง: โหลด 100 kW, 400 V สามเฟส, PF 0.75 → 0.95

  1. หามุมและแทนเจนต์ก่อนและหลัง

    tan⁡φ1=tan⁡ ⁣(cos⁡−10.75)=0.8819,tan⁡φ2=tan⁡ ⁣(cos⁡−10.95)=0.3287\tan\varphi_1=\tan\!\big(\cos^{-1}0.75\big)=0.8819,\qquad \tan\varphi_2=\tan\!\big(\cos^{-1}0.95\big)=0.3287

  2. กำลังรีแอกทีฟที่ต้องชดเชย

    Qc=100×(0.8819−0.3287)≈55.3 kvarQ_c=100\times(0.8819-0.3287)\approx55.3\ \text{kvar}

  3. กระแสสายก่อนและหลังแก้ (I=P3 V PFI=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V\,\text{PF}})

    I1=1000003 (400)(0.75)≈192.5 A,I2=1000003 (400)(0.95)≈151.9 AI_1=\frac{100000}{\sqrt{3}\,(400)(0.75)}\approx192.5\ \text{A},\qquad I_2=\frac{100000}{\sqrt{3}\,(400)(0.95)}\approx151.9\ \text{A}

  4. ความจุต่อเฟส เมื่อต่อแบบเดลต้า ที่ 50 Hz

    C=Qc3 ωV2=553233 (2π⋅50)(400)2≈367 μFC=\frac{Q_c}{3\,\omega V^2}=\frac{55323}{3\,(2\pi\cdot50)(400)^2}\approx367\ \mu\text{F}

ต้องใช้คาปาซิเตอร์ประมาณ 55.3 kvar เลือกขนาดมาตรฐานที่ถัดขึ้นไป เช่น 60 kvar แบบแบ่งขั้นหลายสเต็ป กระแสสายลดจาก 192.5 A เหลือ 151.9 A (ลดลงประมาณ 21 %) หากต่อแบบวาย ความจุต่อเฟสจะเป็นสามเท่า ประมาณ 1,101 µF

ตารางตัวคูณ: Qc = P × k เมื่อเป้าหมาย PF 0.95

ค่า k=tan⁡φ1−tan⁡φ2k=\tan\varphi_1-\tan\varphi_2 ใช้คูณกับกำลังจริงเป็น kW ได้ kvar ทันที

PF เดิมkkตัวอย่าง P = 100 kW
0.700.69269.2 kvar
0.750.55355.3 kvar
0.800.42142.1 kvar
0.850.29129.1 kvar
0.900.15615.6 kvar

ข้อควรระวังก่อนติดตั้ง

  • ใช้ P ที่วัดจริง ไม่ใช่กำลังตามป้ายของมอเตอร์ เพราะโหลดเบา PF จะต่ำกว่าและ P น้อยกว่าพิกัด
  • อย่าแก้เกิน ถ้าคาปาซิเตอร์ใหญ่กว่า Q ของโหลดตอนโหลดเบา จะเกิด PF นำหน้าและแรงดันสูงขึ้น ใช้ตู้แบบอัตโนมัติที่ตัดต่อเป็นขั้น
  • ฮาร์มอนิก เรโซแนนซ์ระหว่างคาปาซิเตอร์กับความเหนี่ยวนำของระบบอาจขยายกระแสฮาร์มอนิก ควรวัด THD และเลือกแบบมีรีแอกเตอร์ (detuned) เมื่อมีโหลดอิเล็กทรอนิกส์มาก
  • พิกัดแรงดัน เลือกคาปาซิเตอร์ที่มีพิกัดแรงดันสูงกว่าแรงดันระบบพอสมควร ตามคำแนะนำของผู้ผลิต

เรียนต่อในคลังความรู้

คำถามที่พบบ่อย

ควรปรับ PF ให้ถึงเท่าไร?

เป้าหมายที่พบบ่อยคือ 0.95 ขึ้นไป เพราะเผื่อช่วงโหลดเบาที่ PF ของมอเตอร์ตกลง และยังไม่ถึง 1.0 ซึ่งต้องใช้คาปาซิเตอร์เพิ่มมากแต่ได้ผลลดกระแสเพิ่มเพียงเล็กน้อย การติดตั้งแบบอัตโนมัติที่ปรับขั้นตามโหลดช่วยไม่ให้ชดเชยเกินจนเป็น PF นำหน้า

ต่อคาปาซิเตอร์แบบเดลต้าหรือวายดี?

ที่ kvar เท่ากัน แบบเดลต้าใช้ความจุต่อเฟสน้อยกว่าแบบวายสามเท่า (เพราะแรงดันคร่อมแต่ละตัวสูงกว่า 3\sqrt{3} เท่า) ชุดคาปาซิเตอร์แรงต่ำมักต่อแบบเดลต้า

ติดคาปาซิเตอร์แล้วต้องระวังอะไร?

ถ้าระบบมีฮาร์มอนิกมาก คาปาซิเตอร์อาจเกิดเรโซแนนซ์กับความเหนี่ยวนำของหม้อแปลงและขยายกระแสฮาร์มอนิก ควรวัด THD ก่อนติดตั้ง และใช้ชุดคาปาซิเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับรีแอกเตอร์ (detuned) เมื่อจำเป็น

คาปาซิเตอร์ช่วยลดค่าไฟส่วนไหน?

ลดค่าปรับ PF ในบิลตามเกณฑ์ของการไฟฟ้า และลดกระแสในสายและหม้อแปลงซึ่งลดการสูญเสีย ไม่ได้ลดพลังงาน kWh ที่โหลดใช้งานจริง

Power Factor Power Factor (เพาเวอร์แฟกเตอร์) คืออะไร: สูตร cos φ และความสัมพันธ์ kW kVA kvar Power Factor คืออัตราส่วนกำลังจริงต่อกำลังปรากฏ อธิบายสามเหลี่ยมกำลัง P Q S ตัวอย่างคำนวณกระแสเมื่อ PF 0.8 กับ 1.0 PF ตามหลังกับนำหน้า… อ่านบทความ → มอเตอร์ · งานวิจัย ตั้งไทเมอร์สตาร์-เดลต้ากี่วินาที: ผลการทดลองเชิงตัวเลขของมอเตอร์เหนี่ยวนำกรงกระรอก เรื่องเวลาเปลี่ยนจังหวะ ช่วงตาย กระแส และพลังงาน ตั้งไทเมอร์สตาร์-เดลต้ากี่วินาที? บทความวิจัยจำลองพลวัตมอเตอร์กรงกระรอก 7.5 kW: สูตร t = c·τm ตาราง c ตามชนิดโหลด ช่วงตาย ลำดับเฟส KM3 กระแสกระชาก… อ่านบทความ → มอเตอร์ 3 เฟส การต่อมอเตอร์ 3 เฟสแบบเดลต้า (Δ): จำ U1–W2, V1–U2, W1–V2 และเลือกจากเนมเพลต วิธีต่อมอเตอร์ 3 เฟสแบบเดลต้า (delta) ในกล่องขั้ว U1-W2, V1-U2, W1-V2 ความหมายของ U1 V1 W1 U2 V2 W2 และสีสายไฟเข้า แรงดันกับกระแส… อ่านบทความ →

ดูบทความทั้งหมดในหมวดไฟฟ้ากำลังและมอเตอร์ (4 เรื่อง) → · บทความทั้งหมด