Power Factor คืออะไร? สรุปสูตรหาค่า PF ที่ทำให้ธุรกิจเสียค่าปรับและแนวทางแก้ไข

เคยสงสัยกันไหมว่าทำไมบิลค่าไฟฟ้าของธุรกิจจึงสูงกว่าที่ควรจะเป็น หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่หลายองค์กรมองข้ามคือเพาเวอร์แฟคเตอร์ (Power Factor) ซึ่งเป็นดัชนีชี้วัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบไฟฟ้าของในโรงงานหรืออาคารโดยตรง

การมี Power Factor ต่ำ ไม่เพียงแต่หมายถึงการใช้พลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม และความเสี่ยงในการถูกปรับจากการไฟฟ้าอีกด้วยบทความนี้จะพาคุณไปทำความเข้าใจว่า Power Factor คืออะไร พร้อมสรุปสูตรหาค่า Power Factor ที่ใช้ในการประเมินระบบของคุณ รวมถึงอธิบายความสำคัญต่อค่าใช้จ่ายทางธุรกิจ และแนวทางการปรับปรุงระบบไฟฟ้าที่พิสูจน์แล้วว่าช่วยประหยัดเงินในระยะยาวได้จริง

ค่า Power Factor คืออะไร ทำไมต้องสนใจ?

หากคุณไม่คุ้นเคยกับคำว่า Power Factor (PF) หรือ เพาเวอร์แฟคเตอร์ ลองจินตนาการถึง “แก้วเบียร์”

แก้วเบียร์: เปรียบเสมือนกำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent Power, S) ซึ่งเป็นพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่การไฟฟ้าต้องจ่ายให้คุณ
เบียร์ที่เป็นของเหลว: เปรียบเสมือนกำลังไฟฟ้าจริง (Active Power, P) คือส่วนที่คุณนำไปใช้ในการทำงานจริง (ได้ผลผลิต)
ฟองเบียร์: เปรียบเสมือนกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power, Q) คือพลังงานที่ถูกดึงไปใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในอุปกรณ์ แต่ไม่ได้ถูกใช้เป็นผลผลิตโดยตรง

Power Factor จึงเป็นตัวชี้วัดว่าระบบของคุณมี “ฟองเบียร์” มากน้อยแค่ไหน เมื่อเทียบกับ “เบียร์ที่เป็นของเหลว” นั่นเอง

คำจำกัดความของ Power Factor (PF) ในภาษาที่เข้าใจง่าย

Power Factor (PF) คือ อัตราส่วนที่บอกว่าระบบไฟฟ้าของคุณใช้กำลังไฟฟ้าจริง (P) ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใดเมื่อเทียบกับกำลังไฟฟ้าปรากฏ (S) ที่ถูกจ่ายเข้ามาทั้งหมด

ค่า PF ที่สมบูรณ์แบบ คือ 1.0 (หรือ 100%) หมายความว่า พลังงานที่คุณได้รับมาถูกแปลงเป็นงานจริงเกือบทั้งหมด
ค่า PF ที่ต่ำ (เช่น 0.7) หมายความว่า คุณดึงพลังงาน (kVA) จำนวนมากมาใช้ แต่ส่วนหนึ่งเป็นพลังงานสูญเสียหรือ กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (kVAR) ที่ไม่ได้สร้างผลผลิต ทำให้คุณต้องจ่ายเงินสำหรับการเดินสายและการทำงานของอุปกรณ์ที่หนักเกินจำเป็น

ทำความเข้าใจประเภทของกำลังไฟฟ้า (Power)

เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนเราต้องรู้จักองค์ประกอบของกำลังไฟฟ้า 3 ส่วนหลัก ดังนี้

กำลังไฟฟ้าจริง (Active Power, P): หน่วยเป็น kW เป็นพลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนเป็นงานจริง เช่น ขับเคลื่อนมอเตอร์ หรือทำความร้อน นี่คือส่วนที่คุณต้องการให้มีมากที่สุด
กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power, Q): หน่วยเป็น kVAR เป็นพลังงานที่จำเป็นต่อการสร้างสนามแม่เหล็กให้กับอุปกรณ์ที่ใช้ขดลวด แต่พลังงานส่วนนี้ไม่ได้เปลี่ยนเป็นงานออกมาโดยตรง (คือ “ฟองเบียร์” นั่นเอง)
กำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent Power, S): หน่วยเป็น kVA คือผลรวมเชิงเวกเตอร์ของ P และ Q เป็นพลังงานทั้งหมดที่ต้องไหลเข้าสู่ระบบของคุณ

การแสดงด้วยภาพสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า (Power Triangle)

ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าทั้งสามชนิดนี้สามารถแสดงด้วยหลักการทางเรขาคณิตเป็นรูปสามเหลี่ยมมุมฉากที่เรียกว่า “สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า” (Power Triangle)

กำลังไฟฟ้าจริง (P) คือฐานของสามเหลี่ยม
กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Q) คือความสูงของสามเหลี่ยม
กำลังไฟฟ้าปรากฏ (S) คือด้านตรงข้ามมุมฉาก

Power Factor คือ cosθ ซึ่ง θ คือมุมระหว่าง P และ S ยิ่งมุมนี้เล็ก ค่า cosθ (PF) ก็ยิ่งเข้าใกล้ 1

ทำความเข้าใจ Power Factor คืออะไร ด้วยภาพสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า

สูตรหาค่า Power Factor พร้อมตัวอย่าง

อย่างที่ทุกคนเข้าใจกัน Power Factor คืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏ ดังนั้น สูตรหลักในการหาค่า PF จึงเป็นดังนี้

สูตรหลักในการคำนวณ Power Factor

Power Factor คืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏ ดังนั้น สูตรหลักในการหาค่า PF จึงเป็น

PF= Ps =กำลังไฟฟ้าจริง (kW)กำลังไฟฟ้าปรากฎ (KVA)

นอกจากนี้ ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า Power Factor ยังมีความสัมพันธ์กับมุมเฟส (θ) ระหว่างแรงดันและกระแส โดย PF จะเท่ากับโคไซน์ของมุมเฟสนั้น

PF=cosθ

ตัวอย่างการคำนวณ Power Factor (กรณี Lagging)

เพื่อเห็นภาพการใช้งานสูตรได้ชัดเจนขึ้น สมมติว่าระบบไฟฟ้าในโรงงานของคุณมีการใช้งาน กำลังไฟฟ้าจริง (P) อยู่ที่ 200 kW และถูกวัดค่ากำลังไฟฟ้าปรากฏ (S) ได้ 250 kVA

PF=200 kW250 kVA=0.8

หมายความว่า Power Factor ของโรงงานนี้คือ 0.8 หรือ 80% ซึ่งหมายถึงประสิทธิภาพในการใช้พลังงานยังไม่สูงเท่าที่ควร และอาจทำให้เกิดค่าปรับหากต่ำกว่าเกณฑ์การไฟฟ้า

Power Factor ที่ดีควรมีค่าเท่าไหร่

โดยทั่วไป Power Factor ที่เหมาะสมที่สุดคือ 1.0 แต่ในทางปฏิบัติจะทำได้ยากเนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีส่วนประกอบที่ทำให้เกิดโหลดเหนี่ยวนำ (Inductive Load)

ตามข้อกำหนดของการไฟฟ้าในประเทศไทยสำหรับผู้ใช้ไฟฟ้าขนาดกลางและขนาดใหญ่ จะมีการกำหนดค่า Power Factor เฉลี่ยไม่ควรต่ำกว่า 0.85 (หรือ 85%) หากค่า PF ต่ำกว่านี้ จะมีการเรียกเก็บค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (ค่าปรับ) เพิ่มเติมในบิลค่าไฟฟ้า ซึ่งเป็นเหตุผลที่ธุรกิจต้องมีการปรับปรุงค่า PF ให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมอยู่เสมอ

ความสัมพันธ์ของโหลด R, L, C กับ Power Factor

เพื่อให้สามารถแก้ไขปัญหา Power Factor ต่ำได้อย่างตรงจุด ธุรกิจจำเป็นต้องเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างประเภทของโหลด (R, L, C) กับกำลังไฟฟ้าที่ถูกดึงไปใช้

ประเภทโหลด	ชื่อเต็ม	การใช้กำลังไฟฟ้า	ผลต่อ Power Factor	ตัวอย่างในธุรกิจ
R	Resistive Load (ความต้านทาน)	ใช้เฉพาะ P (kW)	PF=1.0 (สมบูรณ์)	หลอดไส้, เตาทำความร้อน
L	Inductive Load (เหนี่ยวนำ)	ดึง P (kW) และ Q (kVAR)	PF ล้าหลัง (Lagging)	มอเตอร์, หม้อแปลง, เครื่องจักร
C	Capacitive Load (เก็บประจุ)	ดึง P (kW) แต่จ่าย Q (kVAR)	PF นำหน้า (Leading)	คาปาซิเตอร์แบงค์

ในระบบไฟฟ้าโรงงานหรืออาคารธุรกิจส่วนใหญ่ โหลดหลักคือโหลดเหนี่ยวนำ (L) เช่น มอเตอร์ขนาดใหญ่และหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ดึงกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Q) ออกจากระบบอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิด Lagging Power Factor และผลักดันให้ค่า PF โดยรวมของธุรกิจคุณต่ำลงจนอาจถูกเรียกเก็บค่าปรับ

Power Factor ส่งผลกระทบต่อค่าใช้จ่ายธุรกิจอย่างไร

สำหรับธุรกิจแล้ว Power Factor (PF) คือตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่มีผลกระทบถึงต้นทุนการดำเนินงาน และกำไรสุทธิโดยตรง เมื่อค่า PF ต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐาน จะสร้างปัญหาทางการเงินและปัญหาทางเทคนิคที่ไม่ควรเกิดขึ้นดังนี้

เสียค่าปรับเพิ่มในบิลค่าไฟฟ้า

ผลกระทบที่ชัดเจนที่สุดของ Low Power Factor คือการต้องจ่ายค่าปรับเพิ่มเติมจากการไฟฟ้า การไฟฟ้ากำหนดให้ผู้ใช้ไฟฟ้าที่มีโหลดใหญ่ต้องรักษาค่า PF เฉลี่ยไว้ที่ 0.85 ขึ้นไป หากค่า PF ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ หมายความว่าคุณกำลังดึงกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (kVAR) เข้าสู่ระบบมากเกินความจำเป็น ซึ่งเป็นภาระต่อระบบจำหน่ายไฟฟ้าโดยรวม

การสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง

เมื่อ Power Factor ต่ำ จะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายส่งเพิ่มสูงขึ้น สำหรับปริมาณงานจริงที่เท่าเดิม การเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าตามมาด้วยปัญหาสำคัญคือ

การสูญเสียความร้อน (I²R Loss): กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นส่งผลให้เกิดความร้อนสูงขึ้นในสายไฟ หม้อแปลง และอุปกรณ์อื่น ๆ ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าไปในรูปของความร้อนโดยเปล่าประโยชน์
อายุการใช้งานสั้นลง: อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องทำงานภายใต้กระแสที่สูงเกินจำเป็นจะร้อนจัดและสึกหรอเร็วกว่ากำหนด ทำให้ต้องมีการซ่อมบำรุงหรือเปลี่ยนอุปกรณ์บ่อยขึ้น ซึ่งเป็นต้นทุนแฝงที่สูงมาก
ข้อจำกัดในการขยายโหลด: การใช้กระแสที่สูงอยู่แล้วจะจำกัดความสามารถของระบบในการรับโหลดใหม่ ทำให้เมื่อต้องการเพิ่มเครื่องจักรหรือกำลังผลิต ธุรกิจอาจต้องลงทุนติดตั้งหม้อแปลงหรือสายไฟขนาดใหญ่ขึ้นทั้งที่ยังไม่จำเป็น

ภาระทางเทคนิคและการบริหารจัดการ

Power Factor ต่ำก่อให้เกิดปัญหาแรงดันไฟฟ้าตกในระบบได้ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำงานของเครื่องจักร ทำให้มอเตอร์ทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ หรือเกิดความเสียหายต่อผลิตภัณฑ์ การจัดการค่า PF ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม (ใกล้ 1.0) จึงไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดค่าไฟเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือ ให้กับระบบไฟฟ้าทั้งหมดของธุรกิจคุณอีกด้วย

วิธีปรับปรุง Power Factor เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย

เมื่อทราบแล้วว่า Low Power Factor เป็นผลมาจากโหลดเหนี่ยวนำ (L) ที่ดึงกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (kVAR) เกินจำเป็น การดำเนินการปรับปรุงจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพของธุรกิจ

หลักการง่าย ๆ ในการปรับปรุง Power Factor

หลักการของการปรับปรุง Power Factor คือการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟที่โหลดเหนี่ยวนำต้องการ ด้วยการเพิ่มอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเป็นตัวเก็บประจุเข้าไปในระบบ

อุปกรณ์ตัวเก็บประจุจะทำหน้าที่จ่ายกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟเข้าไปในระบบเอง
กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟที่โหลด L ต้องการ กับที่โหลด C จ่ายให้จะหักล้างกันเอง
ส่งผลให้กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟสุทธิที่ต้องดึงจากการไฟฟ้าลดลง และทำให้ค่า PF กลับมาใกล้เคียง 1.0

ติดตั้งคาปาซิเตอร์แบงค์ (ส่วนใหญ่นิยมใช้วิธีนี้)

อุปกรณ์มาตรฐานที่ใช้ในการปรับปรุงค่า Power Factor คือคาปาซิเตอร์ (Capacitor) หรือที่เรียกว่า คาปาซิเตอร์แบงค์ (Capacitor Bank) โดยแบ่งเป็น 2 ประเภทหลัก

แบบคงที่ (Fixed) ติดตั้งสำหรับโหลดที่มีการใช้งานคงที่
แบบอัตโนมัติ (Automatic) มีระบบควบคุมที่สามารถตัด/ต่อคาปาซิเตอร์เข้าสู่ระบบ ตามความเปลี่ยนแปลงของโหลดไฟฟ้าได้อย่างอัตโนมัติ ทำให้ค่า PF ถูกรักษาไว้ในระดับที่ต้องการได้อย่างแม่นยำตลอดเวลา

อุปกรณ์ที่นิยมใช้ในการปรับปรุงค่า Power Factor คือคาปาซิเตอร์

การตรวจสอบและการวิเคราะห์ที่จำเป็น

ก่อนตัดสินใจลงทุนติดตั้งหรือปรับขนาด Capacitor Bank สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการตรวจสอบระบบไฟฟ้าปัจจุบันอย่างละเอียด ซึ่งประกอบด้วย

การวัดค่า Power Factor ปัจจุบันที่เกิดขึ้นจริง
การวิเคราะห์รูปแบบการใช้พลังงานเพื่อกำหนดขนาดและประเภทของอุปกรณ์ชดเชยที่เหมาะสม
การระบุตำแหน่งที่เหมาะสมในการติดตั้ง เพื่อให้การชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟมีประสิทธิภาพสูงสุด

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ความสำคัญของ Power Factor ต่อธุรกิจคืออะไร?

การบ่งชี้ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อค่าใช้จ่าย หากค่า PF ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ธุรกิจจะต้องเสียค่าปรับจากการไฟฟ้า และยังเกิดการสูญเสียพลังงานในระบบไฟฟ้าอีกด้วย

ค่า Power Factor เท่าไหร่ถึงจะดีที่สุด และการไฟฟ้ากำหนดไว้ที่เท่าไหร่?

ในทางปฏิบัติธุรกิจควรมีค่า PF ใกล้เคียง 1.0 ให้มากที่สุด โดยการไฟฟ้าได้กำหนดเกณฑ์มาตรฐานให้ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องรักษาค่าเฉลี่ยไว้ที่ 0.85 ขึ้นไป หากต่ำกว่านี้จะถูกเรียกเก็บค่าปรับเพิ่มเติมในบิลค่าไฟฟ้า

อุปกรณ์อะไรที่ทำให้ Power Factor ต่ำลงจนต้องเสียค่าปรับ?

สาเหตุหลักที่ทำให้ Power Factor ในโรงงานต่ำลงคือโหลดเหนี่ยวนำ (Inductive Load) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ดึงกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (kVAR) ไปใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ หม้อแปลงไฟฟ้า และเครื่องจักรที่มีขดลวด

Capacitor Bank ช่วยปรับปรุงค่า Power Factor ได้อย่างไร?

Capacitor Bank มีคุณสมบัติเป็นโหลดเก็บประจุซึ่งทำหน้าที่สร้างและจ่ายกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (kVAR) เข้าสู่ระบบเพื่อนำไปหักล้างกับกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟที่โหลดเหนี่ยวนำดึงไป ทำให้กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟสุทธิลดลง และส่งผลให้ค่า Power Factor สูงขึ้นใกล้เคียง 1.0

บทสรุป

จากข้อมูลทั้งหมดที่กล่าวมาทั้งหมด จะเห็นได้ว่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ นั้นคืออีกหนึ่งปัจจัยสำคัญของการจัดการต้นทุนพลังงานในธุรกิจยุคใหม่ การควบคุมค่า PF ให้สูงเป็นการลงทุนที่ให้ผลตอบแทนรวดเร็ว ผ่านการหลีกเลี่ยงค่าปรับและเพิ่มประสิทธิภาพ ระบบไฟฟ้าโดยรวม หากคุณต้องการปรับปรุงระบบไฟฟ้าโรงงานเพื่อลดค่าใช้จ่าย ควรเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบที่แม่นยำ

Q-CHANG for Business เราพร้อมเป็นผู้ช่วยมืออาชีพในการจบปัญหางานไฟฟ้าที่ซับซ้อน ของโรงงานคุณได้อย่างมั่นใจ ทีมช่างของเรามีหนังสือรับรองความรู้ความสามารถ จากกรมพัฒนาฝีมือแรงงาน จึงเชี่ยวชาญในงานติดตั้ง บำรุงรักษา และซ่อมแซมระบบไฟฟ้าโรงงาน หากคุณต้องการตรวจสอบและปรึกษาแนวทางการแก้ไขค่า Power Factor คลิกเพื่อตรวจสอบระบบไฟฟ้าโรงงานได้เลยที่ Q-CHANG for Business

Contact

LINE OA : @qchangforbusiness หรือคลิก https://lin.ee/RZPKb1u

Website : https://biz.q-chang.com

Tel : 02-821-6545

Blog

Blog

Tips