أساسيات عامل الطاقة والكفاءة
المهندسون الذين يعملون مع إمدادات الطاقة الخارجية (EPS) ليسوا غريبين على قياسات الكفاءة. ومع ذلك ، نظرًا لأن تطبيقاتها تعمل عادةً على شاحن إمدادات الطاقة ، يمكن ارتكاب أخطاء شائعة عند قياس الطاقة على جانب التيار المتردد لمصدر الطاقة. تتضمن هذه المزالق الشائعة قياسًا غير صحيح أو تجاهل عامل الطاقة تمامًا عند حساب طاقة إدخال الطاقة ، مما يؤدي إلى قياسات غير صحيحة. دعنا نراجع أساسيات عامل الطاقة والكفاءة ثم نقدم إرشادات حول كيفية تضمين عامل الطاقة عند قياس كفاءة طاقة AC DC.
عامل الطاقة والكفاءة ، مراجعة
الكفاءة ( η ) هي نسبة طاقة الإخراج إلى طاقة الإدخال:
المعادلة 1: الكفاءة
في سياق إمدادات الطاقة الخارجية (EPS) التي تتعامل مع التيار المباشر ، يتم حساب طاقة الإخراج عن طريق ضرب جهد الإخراج ببساطة عن طريق تيار الإخراج من خلال توفير البسط بسرعة للمعادلة.
حساب طاقة الإخراج
إن حساب طاقة الإخراج لـ EPS ، وهو DC ، هو ببساطة جهد الإخراج مضروب في تيار الإخراج:
المعادلة 2: طاقة الإخراج
تقوم المعادلة 2 بحساب طاقة إخراج التيار المباشر (DC) (P_DC) لمصدر الطاقة الكهربائية (EPS) عن طريق ضرب جهد الخرج (V_DC) بواسطة تيار الإخراج (I_DC) ، مما يؤدي إلى الطاقة المقاسة في واط (W).
فهم عامل القوة
خطأ شائع هو تطبيق هذا الحساب نفسه للحصول على طاقة الإدخال. يمثل هذا مشكلة لأن منتج Volt-Ampere في دوائر AC لا يساوي دائمًا القوة الحقيقية ، وفي الواقع ، في حالة المحولات الخارجية ، لن يساوي منتج Volt-Ampere الطاقة الحقيقية أبدًا. في دوائر التيار المتردد ، فإن منتج فولت أبلري يساوي القوة (القوى) الظاهرة ، والتي ترتبط بـ POW-er الحقيقي من خلال مصطلح يسمى عامل الطاقة (PF):
المعادلة 3: قوة واضحة
المعادلة 3 تحسب الطاقة (S) الظاهرة في فولت Amperes (VA) عن طريق ضرب الجهد الجذر المتوسط (RMS) (VRMS) مع RMS تيار (IRMS).
تحديد عامل القوة
بحكم التعريف ، فإن عامل القوة هو نسبة القوة الحقيقية إلى القوة الظاهرة ، حيث تكون القوة الظاهرة هي نتاج جهد RMS و RMS الحالي. فقط عندما يساوي عامل الطاقة 1 منتج Volt-Ampere يساوي القوة الحقيقية:
المعادلة 4: عامل القوة
قياس عامل القدرة
أفضل طريقة لقياس عامل الطاقة هي استخدام عداد الطاقة مثل تلك الموضحة في الشكل 1 أدناه. ستؤدي هذه الأجهزة إلى إخراج الطاقة الحقيقية مباشرة ، لذلك لا يلزم النظر في عامل الطاقة عند حساب الكفاءة. بالإضافة إلى القوة الحقيقية ، يمكن لهذه العدادات قياس عامل الطاقة ، THD ، التيار لكل توافقي ، وأكثر من ذلك. في حين أن المحولات الخارجية ذات الطاقة المنخفضة لا تحتوي على عامل طاقة محدد أو حدود توافقية ، فإن إمدادات الطاقة الأعلى لها حدود تنظيمية محددة على المحتوى التوافقي وعامل الطاقة. تحدد المعايير ، مثل EN 61000-3-2 حدود على التيار التوافقي حتى بما في ذلك التوافقي 39 ، لمستويات طاقة معينة. عند قياس التيار التوافقي لإمدادات الطاقة ، يكون مقياس الطاقة ضروريًا.
الشكل 1: مقياس الطاقة WT210 يوضح القياسات المقابلة للتشكيلات الموجية
عامل الطاقة في إمدادات الطاقة
قد تعتقد أن تأثير حذف عامل الطاقة سيؤدي فقط إلى خطأ بسيط و/أو أن عامل القدرة للمحول الخارجي لا يمكن أن يكون بهذا السوء. في الواقع ، بدون تصحيح عامل الطاقة ، يمكن أن يكون عامل القدرة للمحول الخارجي منخفضًا بسهولة إلى 0.5 عند الحمل المقدر. سيكون للمحول الذي يحتوي على عامل قوة قدره 0.5 قوة واضحة ضعف قوة القوة الحقيقية ، مما يؤدي إلى نتائج غير صحيحة. حتى لو كان مصدر الطاقة لديه كفاءة حقيقية قدرها 100 ٪ ، فإن هذا القياس سيظهر 50 ٪ فقط.
بالإضافة إلى التضمين العام لعامل الطاقة في حسابات الكفاءة ، من المهم ملاحظة أن عامل الطاقة يعتمد على الخط والتحميل. تتطلب متطلبات الكفاءة ، مثل مستوى وزارة الطاقة السادسة ، قياس الكفاءة في عدة نقاط (25 ٪ ، 50 ٪ ، 75 ٪ ، و 100 ٪) في كل من الفولتية عالية ومنخفضة الخط. إذا تم استخدام عامل الطاقة في حساب الطاقة الحقيقية ، فيجب إعادة قياسه لكل من هذه الشروط.
عدادات الطاقة لاختبار دقيق للكفاءة
جعلت عقود من التنظيم المتزايد اختبار الكفاءة أحد أهم العوامل في اختيار وتوريدات الطاقة المؤهلة. يمكن أن يؤدي الافتقار إلى الخبرة في التعامل مع دوائر AC إلى قيادة مهندسي الاختبار إلى حذف أو حساب عامل الطاقة بشكل غير صحيح ، مما يؤدي إلى أرقام غير صحيحة. عند اختبار المحولات الخارجية ، أو أي مصدر طاقة AC-DC ، فإن أفضل طريقة لحساب إدخال الطاقة الحقيقي هي من خلال استخدام مقياس الطاقة. لا تقيس هذه الأجهزة القوة الحقيقية مباشرة فحسب ، بل يمكنها قياس التيار المرتبط بالتوافقي الفردي وتوفر صورة كاملة لإدخال إمدادات الطاقة.
عامل الطاقة مدرج في قائمة المخاوف لمصممي كل جهاز تقريبًا يستمد قوة كبيرة من مقبس التيار الكهربائي ، وكذلك للمهندسين في القطاعات الكهربائية الثقيلة. يجب النظر في هدف عامل القوة ، استنادًا إلى التشريعات ، بالإضافة إلى الكفاءة وتكلفة المكون ومساحة الحجم/اللوحة.
Kspower لقد صمم تصحيح عامل الطاقة النشط في الغالبية العظمى من محول طاقة التبديل الذي تم تقييمه في 10 5 W وما فوق للمساعدة في تخفيف التنفيذ وضمان الامتثال لمصنعي المعدات الأصلية.