Tehokertoimen laskuri

Tehokertoimen laskuri auttaa sinua laskemaan vaihtovirtapiirin tehokertoimen pätötehosta ja näennäistehosta. Syötä tehot, niin laskuri kertoo tehokertoimen cos φ, vaihekulman sekä loistehon. Laskuri sopii sähköalan opiskelijoille, asentajille ja kaikille, jotka tarvitsevat nopean arvion piirin tehosuhteista.

Mikä on tehokerroin?

Tehokerroin cos φ kuvaa, kuinka tehokkaasti vaihtovirtapiiri käyttää siihen syötettyä tehoa. Se on luku välillä 0 ja 1. Kun tehokerroin on 1, koko piiriin syötetty teho muuttuu hyödylliseksi pätötehoksi. Kun tehokerroin on pienempi, osa tehosta kiertää piirissä loistehona tekemättä työtä.

Tehokertoimen kaava

Tehokerroin lasketaan pätötehon ja näennäistehon suhteena:

cos φ = P / S

Kaavassa P on pätöteho watteina (W) ja S näennäisteho volttiampeereina (VA). Tehokerroin on sama kuin vaihekulman φ kosini, missä φ on jännitteen ja virran välinen vaihe-ero.

Pätö-, lois- ja näennäisteho

Vaihtovirtapiirissä erotetaan kolme tehosuuretta, jotka liittyvät toisiinsa tehokolmion kautta:

Pätöteho P (W): teho, joka muuttuu hyödylliseksi työksi tai lämmöksi.
Loisteho Q (VAr): teho, joka varastoituu ja palautuu kentissä tekemättä työtä.
Näennäisteho S (VA): jännitteen ja virran tehollisarvojen tulo.

Ne noudattavat Pythagoraan kaltaista suhdetta:

S² = P² + Q²

Loisteho voidaan siis laskea kaavalla Q = √(S² − P²).

Vaihekulma

Vaihekulma φ on jännitteen ja virran välinen vaihe-ero. Se saadaan tehokertoimesta käänteisen kosinin avulla:

φ = arccos(cos φ)

Mitä suurempi vaihekulma, sitä pienempi tehokerroin ja sitä enemmän loistehoa piirissä kiertää.

Vaiheittainen esimerkki

Lasketaan tehokerroin, kun pätöteho on P = 800 W ja näennäisteho S = 1 000 VA. Sijoitetaan arvot kaavaan:

cos φ = 800 W / 1 000 VA = 0,8

Tehokerroin on siis 0,8. Vaihekulma on φ = arccos(0,8) ≈ 36,9°. Loisteho saadaan kaavalla:

Q = √(1 000² − 800²) = √360 000 = 600 VAr

Piirissä kiertää siis 600 VAr loistehoa, vaikka hyötytyöhön käytetään vain 800 W.

Tehokertoimen parantaminen

Matala tehokerroin kasvattaa verkosta otettavaa virtaa ja siten johtojen ja muuntajien häviöitä. Teollisuudessa loistehoa kompensoidaan tyypillisesti kondensaattoreilla, jolloin tehokerroin saadaan lähemmäs ykköstä. Tämä pienentää verkkovirtaa ja voi vähentää loistehosta perittäviä maksuja.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on tehokerroin cos φ?

Tehokerroin kertoo, kuinka suuri osa näennäistehosta on hyödyllistä pätötehoa. Se on luku välillä 0–1 ja lasketaan kaavalla cos φ = P / S. Tehokerroin 1 tarkoittaa, että koko teho on pätötehoa; pienempi arvo tarkoittaa, että osa tehosta kiertää piirissä loistehona tekemättä työtä.

Mitä eroa on pätö-, lois- ja näennäisteholla?

Pätöteho (P, watti) on teho, joka muuttuu hyödylliseksi työksi tai lämmöksi. Loisteho (Q, VAr) varastoituu ja palautuu kentissä tekemättä työtä. Näennäisteho (S, VA) on näiden yhdistelmä ja jännitteen ja virran tulo. Ne liittyvät toisiinsa tehokolmiolla: S² = P² + Q².

Miten tehokerroin lasketaan?

Tehokerroin lasketaan jakamalla pätöteho näennäisteholla: cos φ = P / S. Jos esimerkiksi laite ottaa verkosta 1 000 VA näennäistehoa, mutta vain 800 W muuttuu hyötytyöksi, tehokerroin on 800 / 1 000 = 0,8.

Mikä on hyvä tehokerroin?

Mitä lähempänä ykköstä tehokerroin on, sitä tehokkaammin sähköenergia käytetään. Hyvä tehokerroin on tyypillisesti yli 0,9. Matala tehokerroin kasvattaa verkkovirtaa ja häviöitä, minkä vuoksi teollisuudessa loistehoa kompensoidaan kondensaattoreilla tehokertoimen parantamiseksi.

Miksi tehokerrointa kannattaa parantaa?

Matala tehokerroin tarkoittaa, että verkosta otetaan enemmän virtaa kuin hyötytyöhön tarvittaisiin. Tämä kasvattaa johtojen ja muuntajien kuormitusta sekä häviöitä. Parantamalla tehokerrointa esimerkiksi kompensointikondensaattoreilla pienennetään verkkovirtaa ja voidaan välttää loistehomaksuja.