พิมพ์คำที่ต้องการค้นหา ทั้งภาษาไทยและอังกฤษ
  1. หน้าแรก
  2. คลังความรู้
  3. เพาเวอร์แฟกเตอร์
  4. คำนวณคาปาซิเตอร์

// บทที่ 19.3 · เพาเวอร์แฟกเตอร์ · Power Factor Correction Calculation

ปรับปรุงเพาเวอร์แฟกเตอร์ด้วยคาปาซิเตอร์: Q_c = P(tan φ₁ − tan φ₂), kvar เป็น μF, กระแสลด และ kVA ที่ได้คืน

คาปาซิเตอร์จ่ายกำลังรีแอกทีฟให้มอเตอร์ “ในพื้นที่” แหล่งจ่ายจึงเหลือหน้าที่ส่งแค่กำลังจริง หน้านี้คำนวณตั้งแต่ขนาด kvar ความจุ μF จนถึงผลที่ได้: กระแส การสูญเสีย แรงดัน และความจุของหม้อแปลงที่ได้คืน

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต
เครื่องคำนวณ สูตรและตาราง kvar → μF ผลที่ได้ ติดตั้งที่ไหน
สรุปใน 30 วินาที
  • Qc=P(tan⁡φ1−tan⁡φ2)Q_c = P(\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2) · 100 kW จาก 0.75 → 0.95 ต้อง 55 kvar
  • 3 เฟส Δ: C=Qc/(3ωVL2)C = Q_c/(3\omega V_L^2) ต่อเฟส · Y ต้องใช้ความจุ 3 เท่า
  • กระแสลด: I2/I1=PF1/PF2I_2/I_1 = PF_1/PF_2 · การสูญเสียลด 1−(PF1/PF2)21 - (PF_1/PF_2)^2
  • เป้า 0.95–0.98 ตามหลัง ไม่ใช่ 1.0 · มอเตอร์รายตัว ≤ 0.9 √3 V I₀

ขนาด kvar พื้นฐาน

C1 Capacitor size ขนาดคาปาซิเตอร์

Qc=P(tan⁡φ1−tan⁡φ2)φ=cos⁡−1(PF)Q_c = P\left(\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2\right) \qquad \varphi = \cos^{-1}(PF)

ที่มา: ก่อนแก้ Q1=Ptan⁡φ1Q_1 = P\tan\varphi_1 หลังแก้ Q2=Ptan⁡φ2Q_2 = P\tan\varphi_2 (P เท่าเดิมเพราะคาปาซิเตอร์ไม่ใช้กำลังจริง) ผลต่างคือสิ่งที่คาปาซิเตอร์ต้องจ่าย

ตัวคูณ tan⁡φ1−tan⁡φ2\tan\varphi_1 - \tan\varphi_2 (kvar ต่อ kW)
PF เดิม ↓ / เป้าหมาย →0.900.951.00
0.600.8491.0051.333
0.650.6850.8401.169
0.700.5360.6921.020
0.750.3980.5530.882
0.800.2660.4210.750
0.850.1360.2910.620
ตัวอย่าง C-1

โรงงาน 100 kW PF 0.75 → 0.95 ที่ 400 V 3 เฟส

  1. C1: tan⁡(cos⁡−10.75)=0.882\tan(\cos^{-1}0.75) = 0.882 · tan⁡(cos⁡−10.95)=0.329\tan(\cos^{-1}0.95) = 0.329 → Qc=100(0.553)=55.3Q_c = 100(0.553) = 55.3 kvar → เลือก 60 kvar แบ่ง 4–6 ขั้น

  2. C4 (Δ): C=55,300/(3×314.16×4002)=367 μFC = 55{,}300/(3 \times 314.16 \times 400^2) = 367\ \mu\text{F} ต่อเฟส

  3. C5: กระแส 192.5→151.9192.5 \to 151.9 A (ลด 21 %) · การสูญเสียลด 1−(0.75/0.95)2=37.7 %1 - (0.75/0.95)^2 = 37.7\,\%

  4. C6: 133.3→105.3133.3 \to 105.3 kVA → หม้อแปลงได้ที่ว่างคืน 28 kVA

แปลง kvar เป็นไมโครฟารัด กลาง

C2 Reactive power of a capacitor กำลังรีแอกทีฟของคาปาซิเตอร์

QC=V2XC=ωCV2IC=ωCVQ_C = \frac{V^2}{X_C} = \omega C V^2 \qquad I_C = \omega C V

C3 Single-phase capacitance ความจุ 1 เฟส

C=Qc2πfV2C = \frac{Q_c}{2\pi f V^2}

C4 Three-phase capacitance per phase ความจุต่อเฟส 3 เฟส

CΔ=Qc3 ωVL2CY=QcωVL2=3 CΔC_\Delta = \frac{Q_c}{3\,\omega V_L^2} \qquad C_Y = \frac{Q_c}{\omega V_L^2} = 3\,C_\Delta

เพราะ Q ∝ V² คาปาซิเตอร์ที่ต่อ Δ ได้แรงดัน 400 V ต่อตัว ให้ kvar มากกว่าต่อ Y (230 V) ถึง 3 เท่า ตู้คาปาซิเตอร์แรงต่ำจึงต่อ Δ เกือบทั้งหมด และระวัง: คาปาซิเตอร์พิกัด 480 V ที่ใช้ที่ 400 V ให้ kvar เพียง (400/480)2=69 %(400/480)^2 = 69\,\% ของค่าบนป้าย

ตัวอย่าง C-2

มอเตอร์ปั๊ม 1 เฟส 230 V 2.85 kW PF 0.824 → 0.95

  1. C1: tan⁡φ1=0.688, tan⁡φ2=0.329\tan\varphi_1 = 0.688,\ \tan\varphi_2 = 0.329 → Qc=2.85(0.359)=1.02Q_c = 2.85(0.359) = 1.02 kvar

  2. C3: C=1020/(314.16×2302)=61 μFC = 1020/(314.16 \times 230^2) = 61\ \mu\text{F} — ใกล้ 60 µF ซึ่งเป็นขนาดมาตรฐาน

  3. ในซิมูเลเตอร์ ขั้นละ 0.5 kvar: 2 ขั้น (1.0 kvar) ได้ PF 0.948 · 3 ขั้น (1.5 kvar) ได้ 0.987

ตัวอย่าง C-3

คาปาซิเตอร์ 25 kvar 440 V ใช้ที่ 400 V Δ

  1. kvar จริง =25(400/440)2=20.7= 25(400/440)^2 = 20.7 kvar

  2. ความจุต่อเฟส (C2 ที่พิกัด) =25,000/(3×314.16×4402)=137 μF= 25{,}000/(3 \times 314.16 \times 440^2) = 137\ \mu\text{F}

  3. ทำไมเลือก 440 V: เผื่อแรงดันเกินช่วงกลางคืนและแรงดันฮาร์มอนิก ทำให้คาปาซิเตอร์อายุยืน แต่ต้องเผื่อ kvar ที่ลดลงตอนออกแบบ

ผลที่ได้จากการแก้ PF กลาง

C5 Current and loss reduction กระแสและการสูญเสียที่ลดลง

I2I1=PF1PF2ΔPlossPloss,1=1−(PF1PF2)2\frac{I_2}{I_1} = \frac{PF_1}{PF_2} \qquad \frac{\Delta P_{loss}}{P_{loss,1}} = 1 - \left(\frac{PF_1}{PF_2}\right)^2

C6 Released kVA kVA ที่ได้คืน

ΔS=P(1PF1−1PF2)\Delta S = P\left(\frac{1}{PF_1} - \frac{1}{PF_2}\right)

C7 Voltage rise แรงดันที่เพิ่มขึ้น

ΔV%≈QcSsc×100≈Qc (%ZT)ST\Delta V\% \approx \frac{Q_c}{S_{sc}}\times 100 \approx \frac{Q_c\,(\%Z_T)}{S_T}
ตัวอย่าง C-4

ตู้ 300 kVAr ที่หม้อแปลง 1,000 kVA %Z = 6 %

  1. C7: ΔV≈300×6/1000=1.8 %\Delta V \approx 300 \times 6/1000 = 1.8\,\% — ประมาณ 7 V ที่ 400 V

  2. กลางวันช่วยชดเชยแรงดันตก แต่กลางคืนโหลดน้อยถ้ายังสับค้างไว้ แรงดันอาจสูงเกิน — ตู้อัตโนมัติจึงสำคัญ (อ่านต่อ)

ติดตั้งที่ไหน: รายตัว รายกลุ่ม หรือที่ตู้เมน กลาง

แบบข้อดีข้อเสียเหมาะกับ
รายตัว (individual) ที่มอเตอร์ลดกระแสในสายทั้งเส้น สับพร้อมมอเตอร์ ไม่ต้องมีคอนโทรลเลอร์ใช้คาปาซิเตอร์หลายตัว ใช้ไม่เต็มเมื่อมอเตอร์หยุดมอเตอร์ใหญ่ที่ทำงานต่อเนื่อง
รายกลุ่ม (group) ที่ตู้ย่อยสมดุลระหว่างต้นทุนกับการลดการสูญเสียต้องตัดต่อตามโหลดของกลุ่มอาคารหลายโซน
ส่วนกลาง (central) ที่ตู้ MDBต้นทุนต่อ kvar ต่ำที่สุด ใช้ประโยชน์เต็มที่ แก้ค่าปรับได้ไม่ลดกระแสในสายป้อนย่อยโรงงานทั่วไป · ตู้อัตโนมัติ

C8 Maximum capacitor directly at a motor คาปาซิเตอร์สูงสุดที่ต่อตรงกับมอเตอร์

Qc,max≤0.9 3 V I0I0=กระแสไร้โหลดQ_{c,max} \le 0.9\,\sqrt3\,V\,I_0 \qquad I_0 = \text{กระแสไร้โหลด}

ถ้าเกินค่านี้ เมื่อตัดไฟมอเตอร์ที่ยังหมุนอยู่ คาปาซิเตอร์จะกระตุ้นมอเตอร์ให้กลายเป็นเครื่องกำเนิด แรงดันที่ขั้วอาจสูงเกินพิกัดอย่างอันตราย ห้ามต่อคาปาซิเตอร์ที่ขั้วออกของ VFD หรือซอฟต์สตาร์ตเตอร์

เครื่องคำนวณคาปาซิเตอร์

คำถามที่พบบ่อย

คำนวณขนาดคาปาซิเตอร์แก้ PF อย่างไร?

ใช้สูตร Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂) โดย P คือกำลังจริง kW, φ₁ = cos⁻¹ ของ PF เดิม, φ₂ = cos⁻¹ ของ PF ที่ต้องการ เช่น โหลด 100 kW PF 0.75 ต้องการ 0.95 ได้ตัวคูณ 0.882 − 0.329 = 0.553 จึงต้องใช้ 55.3 kvar ในทางปฏิบัติเลือกขนาดมาตรฐานถัดไปและแบ่งเป็นขั้นในตู้อัตโนมัติ

ควรแก้ PF ให้ได้ 1.0 พอดีไหม?

ไม่ควร เป้าหมายที่นิยมคือ 0.95–0.98 ตามหลัง เพราะตัวคูณจาก 0.95 ไปถึง 1.0 ต้องใช้คาปาซิเตอร์เพิ่มมาก (0.33 kvar ต่อ kW) แต่ลดกระแสได้เพียง 5 % และเสี่ยงชดเชยเกินเมื่อโหลดลดลง ทำให้แรงดันสูงขึ้นและเกิด PF นำหน้า