Power Factor คืออะไร? ผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าโรงงาน และวิธีปรับปรุง

Power Factor คืออะไร?

Power Factor หรือค่าตัวประกอบกำลัง คือ ค่าที่แสดงถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบ โดยเป็นอัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริงที่ใช้งานได้ (Active Power) กับกำลังไฟฟ้าปรากฏทั้งหมด (Apparent Power) ที่ระบบต้องจ่าย ค่า Power Factor จะอยู่ในช่วง 0 ถึง 1 โดยยิ่งใกล้ 1 แสดงว่าระบบมีประสิทธิภาพสูง

ในโรงงานอุตสาหกรรม ค่า Power Factor มักต่ำกว่าบ้านพักอาศัยเนื่องจากการใช้เครื่องจักรที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าจำนวนมาก เช่น ปั๊มน้ำ คอมเพรสเซอร์ และพัดลมระบายอากาศ อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) ในการสร้างสนามแม่เหล็กเพื่อการทำงาน ทำให้ค่า PF ลดลง

การไฟฟ้ากำหนดให้โรงงานอุตสาหกรรมต้องมีค่า Power Factor ไม่ต่ำกว่า 0.85หากต่ำกว่าเกณฑ์นี้ จะถูกเรียกเก็บค่าปรับเพิ่มเติม เนื่องจากระบบไฟฟ้าต้องจ่ายกระแสไฟมากกว่าที่จำเป็น ส่งผลให้เกิดความสูญเสียในระบบส่งจ่ายไฟฟ้าของประเทศ

อ่านบทความเพิ่มเติม: 7 ขั้นตอนสำคัญในงานติดตั้งระบบไฟฟ้าโรงงานที่ควรรู้ก่อนจ้างผู้รับเหมา

กำลังไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับค่า Power Factor มีอะไรบ้าง?

ค่า Power Factor มีกำลังไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง และส่งผลต่อการคำนวณทั้งหมด 3 ตัว ได้แก่

1. กำลังไฟฟ้าจริง หรือ Active Power

Active Power หรือ กำลังไฟฟ้าจริง คือ กำลังไฟฟ้าที่ถูกนำไปใช้งานจริง มีหน่วยเป็นวัตต์ (W) หรือกิโลวัตต์ (kW) เช่น การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่าง ความร้อน หรือกำลังขับเคลื่อนของมอเตอร์ สำหรับโคมไฟ LED ค่า Active Power ก็คือกำลังไฟฟ้าที่โคมใช้จริงในการสร้างแสงสว่างตามค่ากำลังวัตต์ของโคม

2. กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ Reactive Power

Reactive Power คือ กำลังไฟฟ้าที่ไม่ได้ถูกเปลี่ยนไปใช้งานจริงโดยตรง มีหน่วยเป็น VAR หรือ kVAR แต่ยังมีความจำเป็นต่อการทำงานของอุปกรณ์บางประเภท โดยเฉพาะอุปกรณ์ที่ต้องอาศัยสนามแม่เหล็ก เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า และบัลลาสต์แม่เหล็ก แม้ Reactive Power จะไม่ได้ถูกนำไปใช้สร้างแสง ความร้อน หรือกำลังโดยตรง แต่ยังส่งผลให้ระบบไฟฟ้าต้องรองรับกระแสเพิ่มขึ้น

3. กำลังไฟฟ้าปรากฏ Apparent Power

Apparent Power คือ กำลังไฟฟ้ารวมที่ระบบต้องจ่ายให้กับโหลด มีหน่วยเป็น VA หรือ kVA โดยเป็นผลรวมเชิงไฟฟ้าของ Active Power และ Reactive Power เมื่อค่า Power Factor ต่ำ ค่า Apparent Power จะสูงขึ้น ส่งผลให้สายไฟ หม้อแปลง และอุปกรณ์ในระบบต้องรองรับภาระมากขึ้นตามไปด้วย

โหลด R, L และ C มีผลอย่างไรต่อค่า Power Factor

นอกจากค่ากำลังไฟฟ้าแล้ว Power Factor ยังมีโหลดกำลังอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องและส่งผลต่อการใช้งานของระบบไฟฟ้าเช่นกัน สามารถแบ่งได้ทั้งหมด 3 ประเภท ดังนี้

1. โหลดความต้านทาน (Resistive Load, R)

โหลดความต้านทาน คือ โหลดไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานรูปแบบอื่นโดยตรง เช่น ความร้อนหรือแสงสว่าง ตัวอย่างอุปกรณ์ ได้แก่ หลอดไฟไส้ เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าว และเครื่องทำน้ำอุ่น โหลดประเภทนี้มีค่า Power Factor เท่ากับ 1 เนื่องจากกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีเฟสตรงกัน หรือไม่มีความต่างของมุมเฟส จึงไม่มีการใช้กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) โดยกำลังไฟฟ้าที่รับจากระบบจะถูกนำไปใช้เป็นกำลังไฟฟ้าจริงเป็นหลัก

2. โหลดตัวเหนี่ยวนำ (Inductive Load, L)

โหลดตัวเหนี่ยวนำ คือ โหลดไฟฟ้าที่ทำให้ค่า Power Factor ไม่เท่ากับ 1 ตัวอย่างอุปกรณ์ ได้แก่ มอเตอร์ บัลลาสต์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ และเครื่องปรับอากาศ หากพิจารณาโหลดตัวเหนี่ยวนำแบบ L เพียงอย่างเดียว จากความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันจะพบว่า กระแสไฟฟ้าล้าหลังแรงดันไฟฟ้า 90° ทำให้เกิดความต่างของมุมเฟส หรือ Phase Shift ระหว่างกระแสกับแรงดัน ลักษณะดังกล่าวเรียกว่า Power Factor Lagging หรือ Power Factor แบบล้าหลัง ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่พบได้ในอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเป็นโหลดเหนี่ยวนำ

3. โหลดตัวเก็บประจุ (Capacitive Load, C)

โหลดตัวเก็บประจุ คือโหลดไฟฟ้าที่ทำให้ค่า Power Factor ไม่เท่ากับ 1 เช่นเดียวกับโหลดตัวเหนี่ยวนำ โดยในงานอุตสาหกรรมมักพบในรูปของ Capacitor Bank หากพิจารณาโหลดตัวเก็บประจุแบบ C เพียงอย่างเดียว จากความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันจะพบว่า กระแสไฟฟ้านำหน้าแรงดันไฟฟ้า 90° ทำให้เกิดความต่างของมุมเฟส หรือ Phase Shift ระหว่างกระแสกับแรงดัน ลักษณะดังกล่าวเรียกว่า Power Factor Leading หรือ Power Factor แบบนำหน้า ซึ่งเป็นพฤติกรรมของโหลดที่มีคุณสมบัติเป็นตัวเก็บประจุ

การโดนปรับค่า Power Factor

การปรับค่า Power Factor สามารถดูได้จากในบิลค่าไฟ แต่ไม่ใช่ผู้ใช้ไฟฟ้าทุกประเภทจะโดนปรับค่า PF โดยปกติแล้วการไฟฟ้าได้แบ่งผู้ใช้ไฟฟ้าออกเป็นทั้งหมด 7 ประเภท ได้แก่

• ประเภทที่ 1 บ้านอยู่อาศัย
• ประเภทที่ 2 กิจการขนาดเล็ก
• ประเภทที่ 3 กิจการขนาดกลาง
• ประเภทที่ 4 กิจการขนาดใหญ่
• ประเภทที่ 5 กิจการเฉพาะอย่าง
• ประเภทที่ 6 ส่วนราชการและองค์กรไม่แสวงหาผลกำไร
• ประเภทที่ 7 สูบน้ำเพื่อการเกษตร

ประเภทผู้ใช้ไฟฟ้าที่จะมีการปรับค่า Power Factor คือ ประเภทที่ 3-7 หากมีค่า PF ต่ำกว่า 0.85 และความต้องการกิโลวาร์เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุดเกิน 61.97% ของความต้องการกิโลวัตต์เฉลี่ยตามมาตรฐาน จะถูกเรียกเก็บค่าปรับ kVAR

สูตรคำนวณค่าปรับ Power Factor: ค่าปรับ (บาท) = [kVAR − (kW × 61.97/100)] × 56.07

Capacitor Bank คืออะไร? การปรับปรุงค่า Power Factor

Capacitor Bank คือ ชุดตัวเก็บประจุไฟฟ้าหลายชุดที่ต่อขนานเข้ากับระบบไฟฟ้า เพื่อช่วยปรับค่า Power Factor ให้สูงขึ้น ลดกำลังรีแอคทีฟ ลดการสูญเสียในระบบ และช่วยลดโอกาสเกิดค่าปรับจากค่า Power Factor ที่ต่ำ ภายใน Capacitor Bank โดยทั่วไปประกอบด้วย PF Controller, Capacitor และ Magnetic Contactor โดย PF Controller จะตรวจวัดค่า Power Factor ของระบบ แล้วสั่งให้ Magnetic Contactor ต่อหรือปลด Capacitor ตามความต้องการ เพื่อรักษาค่า PF ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

ก่อนติดตั้ง Capacitor Bank ควรตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าและฮาร์มอนิกในระบบให้เหมาะสม เพราะหากระบบมีปัญหา อาจทำให้ Capacitor Bank เสียหาย หรือเกิดปัญหา Resonance ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์และเครื่องจักรในระบบไฟฟ้าได้

สูตรคำนวณหาค่า Power Factor

สูตรการคำนวณเพื่อหาค่า Power Factor สามารถทำได้แบบไม่ซับซ้อน ดังนี้

Power Factor = กำลังไฟฟ้าจริง ÷ กำลังไฟฟ้าปรากฏ หรือ PF = W ÷ VA

ตัวอย่างเช่นอุปกรณ์มีกำลังไฟฟ้าจริง 200W กำลังไฟฟ้าปรากฏ 220VA ค่า Power Factor >> 200 ÷ 220 = 0.9 ซึ่งเป็นค่าที่ดีและเข้าใกล้ 1

บริการตรวจสอบและปรับปรุง Power Factor โดย ณัฐภูมิ วิศวกรรม

Power Factor เป็นค่าที่ช่วยสะท้อนความสัมพันธ์ระหว่างกำลังจริงที่ถูกนำไปใช้งานกับกำลังรวมที่ระบบไฟฟ้าต้องรองรับ หาก PF ต่ำ ระบบต้องจ่ายกระแสมากขึ้นเพื่อส่ง Active Power เท่าเดิม ส่งผลให้ส่วนต่าง ๆ ของระบบไฟฟ้าต้องทำงานหนักมากขึ้นโดยไม่จำเป็น และทำให้บิลค่าไฟสูงขึ้นกว่าที่ควรจะเป็น ณัฐภูมิ วิศวกรรม ให้บริการสำรวจและวิเคราะห์ระบบไฟฟ้าโรงงาน พร้อมตรวจสอบค่า Power Factor โดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์กว่า 25 ปี ด้วยเครื่องมือวัดที่ทันสมัย ผ่านการรับรองมาตรฐาน IEC และ IEEE ด้วยประสบการณ์กว่า 550 โครงการในภาคอุตสาหกรรม สามารถติดต่อเพื่อปรึกษารายละเอียดกับเราได้แล้ววันนี้

ปรึกษาหรือสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมที่ ติดต่อเรา หรือโทร 098-291-4911⁣ และแอดไลน์ @npeng

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Power Factor