LED világítótestek adatlapjának tanulmányozásakor sokan elsiklanak egy paraméter fölött, pedig évente többszázezer forint többletköltséget is jelenthet egy üzem, vagy irodaház számára, ha világításának tervezésekor nem veszik figyelembe. Ez a teljesítménytényező, angolul power factor (PF). Ahogy a neve sejteti, ez hatásfok jellegű mennyiség, de nem a villamos berendezés hatásfokát adja meg, hanem azt jelzi, hogy a váltóáramú hálózatból a készüléken átfolyó villamos energia hányad részét fogja elhasználni a berendezés. Definíció szerint a teljesítménytényező a hasznos teljesítmény és a látszólagos teljesítmény hányadosa.
Egy népszerű példával hadd próbáljam szemléltetni mit jelent ez.
Amikor kérünk egy pohár sört nem mindegy, mennyi lesz a pohárban a sör és mennyi rajta a hab. A pohár teljes térfogata felel meg a látszólagos teljesítménynek. A hab ebből a meddő teljesítmény és csak az alatta levő folyadék az, ami hasznosul. A hab nélküli sör és a teljes térfogat aránya adja meg a teljesítménytényezőt. Ha a teli pohárért kell fizetnem akkor ugyancsak odafigyelek, hogy ez az arány közel legyen az egyhez. (Egy kis hab azért fontos az élvezethez!) Ha a számlát csak a hab nélküli sör mennyisége alapján számolná a csapos, akkor neki nem mindegy mennyi hab marad a pohárban, hiszen több poharat kell mosogatnia, ha rossz a teljesítménytényező.
A teljesítmény (P) a feszültség (U) és az áramerősség (I) szorzata. Váltóáramú hálózatokban a feszültség és az áram értéke időben ingadozik és pillanatnyi értéküknek megfelelően változik a teljesítmény is. A hálózat szempontjából az az ideális eset, amikor a feszültség és áram görbék időben együtt haladnak, ahogy az a felső ábrán látható. Ebben az esetben a pillanatnyi teljesítmény értéke mindig pozitív, ez a hatásos teljesítmény. A piros terület jelzi a hálózatba kapcsolt fogyasztók által felvett energiát. A LED világítótestekben használt előtétek az áram és a feszültség görbét egymáshoz képest kissé eltolják, ennek eredményeképpen előfordul, hogy a pillanatnyi áram és feszültség szorzata negatív lesz. Ilyenkor meddő teljesítményről beszélünk: a berendezés energiát ad vissza a hálózatnak. Azért, hogy megkülönböztessük a hatásos teljesítménytől, a meddő teljesítmény mértékegysége nem watt, hanem VAr (volt-amper-reaktív). A meddő és a hatásos teljesítmény összege a látszólagos teljesítmény, amelyet VA (volt-amper) egységben mérünk. Ez csak abban az esetben egyenlő a hasznos teljesítménnyel, ha a váltakozó feszültség és áram időben együtt ingadozik, egy fázisban vannak, vagyis a teljesítménytényező értéke 1.
Jogosan merül fel a kérdés, ha az energia visszakerül a hálózatba, akkor kit zavar a meddő teljesítmény?
A villamoshálózatot a meddő teljesítmény ugyanúgy terheli, mint a hasznos teljesítmény. Ha alacsony teljesítménytényezőjű fogyasztókat kötnek a hálózatra, nagyobb áram folyik át a vezetékeken, mint amennyire ideális esetben szükség lenne, ezért megnő a hálózati veszteség. Ráadásul a szolgáltatónak vastagabb vezetékeket kell kihúznia, ha túlterheltté válik a megnövekedett meddő teljesítmény miatt a hálózat, ami megint csak növeli a költségeket.
Ha ennyire rossz a meddő teljesítmény, akkor miért nem csak az egyhez közeli teljesítménytényezőjű berendezést lehet kapni?
A válasz nagyon egyszerű: ahhoz, hogy javítsunk a kapcsolóüzemű tápegységek egyébként alacsony teljesítménytényezőjén, plusz áramköri elemeket kell beépíteni az előtétbe és emiatt nő a berendezés ára. 25 wattnál nagyobb teljesítményű világítótesteknél a teljesítménytényezőnek 0,9 fölött kell lennie a szabványok szerint, ebben a kategóriában a már elég jó és a kiváló versenyzik egymással. Az ennél kisebb teljesítményű berendezéseknél viszont alacsonyabb teljesítménytényező érték is előfordulhat.
A háztartásokban csak a hatásos teljesítményt méri a fogyasztásmérő, ezután állítja ki a szolgáltató a számlát, tehát az egyéni felhasználó számára közvetlenül nem érdekes a teljesítménytényező.
Nagyfelhasználóknál, ipari üzemeknél, irodaházakban viszont a meddő energiát is mérik és ezután is fizetni kell a felhasználónak. A csapda abban rejlik, hogy a 25W-nál kisebb hasznos teljesítményű és rossz teljesítménytényezőjű LED világítótestek általában olcsóbbak, mint a 0,9 fölötti PF értékkel rendelkező berendezések. Nagy a kisértés, hogy az olcsóbb eszköz mellett döntsön a megrendelő. Ha a tervező csak a hasznos teljesítménnyel számol és nem veszi figyelembe a meddő teljesítményt a tervezésnél, ugyancsak alulbecsüli a villanyszámlát.
(bla)