你了解電源嗎?電源知識不完全手冊
如果整個電路都是線性負(fù)載(電路阻抗為恒定常數(shù)的負(fù)載),那么電源電壓和電流都將會呈現(xiàn)為正弦曲線,并且相位相同。而如果在這個純電阻電路中,那么電壓和電流都會在同一時刻逆轉(zhuǎn)極性,那么也就是說,在每一時刻,電壓與電流的乘積都為“正”。也就是說,在電路中,沒有“反方向(負(fù)極方向)”的能量移動,而此時所產(chǎn)生負(fù)載功率才被稱為“實際功率”。
純電抗電路負(fù)載
而在一個純電抗負(fù)載電路中,電壓和電流之間會產(chǎn)生一定的是時間差,也就會出現(xiàn)相位差(最大理論值為90度,一般情況多為45度),那么電壓與電流的乘積,就不一定每一時刻都為“正”了。在第一個半周期內(nèi),能量為“正”,另外一個半周期內(nèi)能量為“負(fù)”,那么就是說,前半周期電源從電網(wǎng)中獲取能量,而在后半個周期內(nèi),這些能量又會回流到國家電網(wǎng)中。所以如果按照一個周期計算,那么電源獲得的能量會為“零”,沒有能量。
電阻電抗混合電路負(fù)載
上面的兩種描述都是純理論的理想狀態(tài)。但在實際應(yīng)用中,電路中會有大量的電阻、電感和電容,在同一時刻都會有負(fù)載,也就會產(chǎn)生不同方向的“能量”。因此,所有的正向能量,我們稱其為“實際功率”,而反向回流電網(wǎng)的能量則稱之為“無用功率”,那么“實際功率”與“無用功率”的綜合,就是之前我們所說的“視在功率”。
國家電網(wǎng)為何如此重視“功率因數(shù)”
但正如我們之前所提到的,“功率因數(shù)”實際上就是“實際功率”與“視在功率”的比值。而最為理想的比值為“1”,當(dāng)然這還無法做到,因此只能無限接近于“1”,這個數(shù)值我們一般稱之為“功率因數(shù)”。
這里我們需要指出的是,居民用戶只需要支付實際功率(瓦數(shù))所消耗的電量,則不會支付回流到電網(wǎng)中無用功率的電量。而對于商業(yè)工廠用電則會追加無用功率這一部分的用電,因為他們所消耗電量的基數(shù)太大了。
工業(yè)用電功率因數(shù)太低 會造成巨大電能浪費
雖然對于居民用戶來說,我們不需要支付無用功率的電費,但是根據(jù)《歐盟EN61000-3-2號標(biāo)準(zhǔn)》(當(dāng)然中國也有相關(guān)的法規(guī)條款),凡是功率擦超過75W的開關(guān)電源,都需要至少安裝被動PFC模塊。此外,在80Plus電源認(rèn)證中,則要求功率因數(shù)需要超過0.9,甚至更多。
主動PFC更利于電網(wǎng)節(jié)能
不過在數(shù)年前,許多的電源廠商大多都在電源產(chǎn)品中使用被動PFC模塊。而PFC模塊則是一個減少諧波電流,并且將非線性負(fù)載轉(zhuǎn)換成線性負(fù)載的過濾器,電容和電感所產(chǎn)生的功率因數(shù)則會向單位值跟近一些。
因此,我們接下來要說的,就是主動PFC和被動PFC電路。被動PFC相對主動PFC,功率因數(shù)較低,并且被動PFC只適用于230V高壓電網(wǎng),對于115V低壓電網(wǎng),被動PFC還需要一個倍壓器以適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)格。不過,被動PFC比主動PFC的效能要高!
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