גורם ההספק או מקדם ההספק הינו cosØ והוא מוגדר כיחס בין ההספק האקטיבי להספק המדומה.
זאת אומרת : cosØ=P[kw]/S[kva].
גורם ההספק האידיאלי הינו cosØ=1 . ערך זה קיים בדרך כלל בצרכנים טהורים כגון נורות ליבון.
השפעת גורם ההספק
נשאלת השאלה מדוע אנו צריכים גורם הספק השווה ל-1 או בכלל, מדוע ערך זה משפיע על
צריכת החשמל ?
נבדוק ונראה כי מרבית הצרכנים בארץ צורכים שני סוגי אנרגיות חשמליות :
1. אנרגיה אקטיבית – אנרגיה זו משמשת לעבודה מכאנית של מכונות חשמל לסוגיהן כגון :
חימום , תאורה וכדומה.
אנרגיה זו מסומנת באות P ונמדדת בקווט"ש (קילוואט שעה) בעזרת מונה חשמל.
2. אנרגיה ריאקטיבית – אינה תורמת במאומה לעבודה המכאנית אלא יוצרת שדה מגנטי
הנחוץ לפעולת הצרכן.
אנרגיה זו איננה אנרגיה ממשית כמו האנרגיה האקטיבית ולכן לא ניתן להמיר אותה לכל סוג
אחר של אנרגיה.
לאנרגיה זו אין בד"כ תועלת ברוב הצרכנים ואפילו גורמת נזקים לשני צדי המתרס (הצרכן
הסופי וספק החשמל , במקרה זה חברת חשמל).
לכן המצב האידיאלי הוא אנרגיה ריאקטיבית שואפת לאפס.
Q-> 0 .
דרישות חברת חשמל למקדם ההספק
על פי חוק אספקת החשמל לצרכנים מקדם ההספק התקני בארצנו עבור מתח נמוך הינו 0.92,
ועבור מתח גבוה 0.95.
כאשר צריכת גורם ההספק קטנה מערכים אלו על הצרכן הסופי לשלם קנס כספי עבור
חברת החשמל בשל גורם הספק נמוך מהתקן.
להלן מובאת טבלה המתארת את תוספות התשלום
בהן יישא הצרכן הסופי עבור גורם הספק נמוך מהתקן.
טבלה – עלויות כספיות עבור גורמי הספק שונים
| גורם ההספק | תוספת תשלום עבור כל 0.001 שיחסר להשלמתמקדם ההספק ל-0.92 |
| 0.92 ומעלה | 0% |
| מ-0.8-0.92 | 0.1% |
| מ-0.7-0.8 | 0.125% |
| מ-0.7 ומטה | 0.15% |
דרכים לתיקון גורם ההספק
גורם ההספק כפי שראינו בסעיפים קודמים נדרש להיות ע"פ תקן אספקת חשמל גבוה מ-0.92 .
אך כיצד משפיע גורם הספק נמוך על מערכת החשמל ?
גורם הספק נמוך הינו מצב בו ההספק הריאקטיבי גדול, כלומר במערכת אספקת החשמל
שלנו יש הספק קיבולי גבוה.
בגלל גורם הספק נמוך הדבר יגרום להוצאות כספיות עבור חברת חשמל, שכן עליה לדאוג
לכבלים בעלי חתך גדול על מנת לשאת את הזרם הגבוה הנוצר מגורם הספק נמוך , כמו כן
הצרכן ישא בהוצאות של הפסדי אנרגיה וכפועל יוצא מכך הגדלת חשבון החשמל , כמו כן
הצרכן ישא בהוצאות התחזוקה הגבוהים של מערכת החשמל , ואף ירידה באורך החיים של
הציוד החשמלי על כל מרכיביו.
בנוסף על כך הגדלת זרמי הרשת תגרום להגדלת מפלי המתח ברשת , דבר שיגרום
לחוסר יציבות במתח האספקה.
כיצד ניתן לשפר את גורם ההספק
כפי שנוכחנו לדעת, גורם הספק נמוך הוא פועל יוצא של צריכת הספק ריאקטיבי גבוה.
לכן על מנת לשפר את גורם ההספק עלינו להקטין/לקזז את ההספק הריאקטיבי ככל
שנוכל, כאשר נזכיר שוב שהמצב האידיאלי הוא cosØ=1 : —–> Q=0 .
הקטנת גורם ההספק נעשית על ידי הוספת קבלי קיזוז הנקראים "קבלים לשיפור מקדם ההספק ".
שפור מקדם ההספק מהווה צורך חשוב ויסודי הן מבחינת גורמי אספקת האנרגיה החשמלית- חברת החשמל, והן מבחינת המשתמשים – הצרכנים. כאשר מטרת חברת החשמל היא להגיע לניצול גבוה של הרשת, הטרנספורמטורים ומקורות הכוח, ומטרת הצרכן היא להגיע להקטנה, למינימום של ההפסדים בקוים, לנצל באופן מקסימלי את גודל החיבור הקיים אצלו ולהקטין את גודל העומס הנדרש.
כל צרכן חייב לשמור על מקדם הספק מעל 0.92.
צרכן – בעל מתקן החשמל אשר מקדם ההספק במתקנו (לפי מדידת חברת החשמל), קטן מ – 0.92, משלם בחשבון החשמל שלו תשלום נוסף. גובה התשלום תלוי בהפרש בין ערכו של מקדם ההספק במתקן, לבין הערך הנדרש ע"י חברת החשמל כפי הרשום מעלה.
כמו-כן, בהתאם לנוסחת הזרם במתקן:
נראה כי, כאשר ערך מקדם ההספק נמוך מהערך הרצוי, הזרם יהיה גבוה יותר, דבר המצריך עלויות גבוהות יותר (שטחי חתך של כבלים, הגנות, מפסקים וכו').
קיימות מספר שיטות לקיזוז מקדם ההספק וניתן לראותם באיור מטה.
- קיזוז בודד/יחידני – חיבור קבל לכל צרכן בנפרד. השיטה מקובלת לשיפור מקדם הספק של צרכנים בעלי הספק גדול מאוד או למספר גדול של צרכנים בעלי הספק נמוך מאוד.
- קיזוז קבוצתי – משתמשים בחיבור זה לשיפור מקדם ההספק של קבוצת מכשירים, שאינם פועלים כולם בו זמנית, או שהעומס אינו קבוע, כך שמקדם ההספק של המיתקן משתנה.
- קיזוז מרכזי – מופעל ע"י חיבור כל הקבלים בנקודה מרכזית, בד"כ בלוח הראשי של המתקן, לשיפור כפל ההספק של מפעל שלם או מחלקה, בגלל ערך כפל ההספק המשתנה יותקן "ווסת כפל ההספק" אוטומטי.
איור – תרשים חשמלי לתיקון מקדם ההספק בשיטות שונות
תיקון מקדם ההספק – חישוב ערכי הקבלים.
תיקון ההספק הריאקטיבי של ציוד הקיזוז מתבצע ע"י הנוסחאות:
כאשר:
– הספק ריאקטיבי של ציוד הקיזוז.
– הספק ריאקטיבי מחושב לאחר שיפור גורם ההספק.
– הספק ריאקטיבי מחושב כאשר מקדם ההספק הוא אופטימלי.
– הספק אקטיבי מחושב.
– היחס בין הספק ריאקטיבי להספק פעיל לפני השיפור.
– היחס בין הספק ריאקטיבי להספק פעיל לאחר השיפור.
