Βασικά στοιχεία του παράγοντα ισχύος και της αποτελεσματικότητας
Οι μηχανικοί που εργάζονται με εξωτερικά τροφοδοτικά (EPS) δεν είναι ξένοι στις μετρήσεις απόδοσης. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι εφαρμογές τους λειτουργούν συνήθως σε φορτιστή τροφοδοσίας, μπορούν να γίνουν κοινά λάθη κατά τη μέτρηση της ισχύος στην πλευρά AC της τροφοδοσίας. Αυτές οι συνήθεις παγίδες περιλαμβάνουν λανθασμένα μέτρηση ή πλήρως αγνοώντας τον συντελεστή ισχύος κατά τον υπολογισμό της ισχύος εισόδου ισχύος, με αποτέλεσμα λανθασμένες μετρήσεις απόδοσης. Ας αναθεωρήσουμε τα βασικά στοιχεία του συντελεστή ισχύος και της αποτελεσματικότητας και στη συνέχεια να παρέχουμε οδηγίες σχετικά με τον τρόπο συμπεριφοράς του συντελεστή ισχύος κατά τη μέτρηση της απόδοσης ισχύος DC AC.
Συντελεστής ισχύος και αποτελεσματικότητα, κριτική
Η απόδοση ( η ) είναι η αναλογία ισχύος εξόδου προς την ισχύ εισόδου:
Εξίσωση 1: Αποδοτικότητα
Στο πλαίσιο μιας εξωτερικής τροφοδοσίας (EPS) που ασχολείται με το άμεσο ρεύμα, η ισχύς εξόδου υπολογίζεται απλώς πολλαπλασιάζοντας την τάση εξόδου από το ρεύμα εξόδου παρέχοντας γρήγορα τον αριθμητή στην εξίσωση.
Υπολογισμός ισχύος εξόδου
Ο υπολογισμός της ισχύος εξόδου ενός EPS, το οποίο είναι DC, είναι απλώς η τάση εξόδου πολλαπλασιασμένη με το ρεύμα εξόδου:
Εξίσωση 2: Ισχύς εξόδου
Η εξίσωση 2 υπολογίζει την ισχύ εξόδου άμεσης ρεύματος (DC) (P_DC) μιας ηλεκτρικής τροφοδοσίας (EPS) πολλαπλασιάζοντας την τάση εξόδου (V_DC) από το ρεύμα εξόδου (I_DC), με αποτέλεσμα την ισχύ που μετράται σε Watts (W).
Κατανόηση του παράγοντα ισχύος
Ένα κοινό λάθος είναι να εφαρμόσετε τον ίδιο υπολογισμό για να αποκτήσετε την ισχύ εισόδου. Αυτό παρουσιάζει ένα πρόβλημα επειδή το προϊόν Volt-ampere στα κυκλώματα AC δεν ισούται πάντοτε στην πραγματική δύναμη και στην πραγματικότητα στην περίπτωση των εξωτερικών προσαρμογέων, το προϊόν Volt-ampere δεν θα ισούται ποτέ με την πραγματική δύναμη. Στα κυκλώματα AC, το προϊόν Volt-Ampere είναι ίσο με την εμφανή δύναμη, η οποία σχετίζεται με το πραγματικό pow-er μέσω ενός όρου που ονομάζεται συντελεστής ισχύος (PF):
Εξίσωση 3: εμφανής δύναμη
Η εξίσωση 3 υπολογίζει την εμφανή ισχύ (-ες) σε Volt-Amperes (VA) πολλαπλασιάζοντας τη μέση τετραγωνική τάση ρίζας (RMS) (VRMS) με το ρεύμα RMS (IRMS).
Καθορισμός συντελεστής ισχύος
Εξ ορισμού, ο συντελεστής ισχύος είναι ο λόγος της πραγματικής ισχύος προς την εμφανή ισχύ, όπου η εμφανής ισχύς είναι το προϊόν της τάσης RMS και του ρεύματος RMS. Μόνο όταν ο συντελεστής ισχύος ισούται με 1 το προϊόν Volt-ampere ισούται με την πραγματική ισχύ:
Εξίσωση 4: συντελεστής ισχύος
Συντελεστής ισχύος μέτρησης
Ο καλύτερος τρόπος μέτρησης του συντελεστή ισχύος είναι να χρησιμοποιήσετε έναν μετρητή ισχύος όπως αυτός που φαίνεται στο σχήμα 1 παρακάτω. Αυτές οι συσκευές θα εξάγουν την πραγματική ισχύ άμεσα, οπότε ο συντελεστής ισχύος δεν χρειάζεται να λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό της αποτελεσματικότητας. Εκτός από την πραγματική δύναμη, αυτοί οι μετρητές μπορούν να μετρήσουν τον συντελεστή ισχύος, το ρεύμα για κάθε αρμονική και πολλά άλλα. Ενώ οι εξωτερικοί προσαρμογείς χαμηλής ισχύος δεν διαθέτουν συντελεστή ισχύος ή αρμονικά όρια, υψηλότερα τροφοδοτικά έχουν συγκεκριμένα ρυθμιστικά όρια στον αρμονικό περιεχόμενο και τον συντελεστή ισχύος. Τα πρότυπα, όπως το EN 61000-3-2, καθορίζουν όρια στο αρμονικό ρεύμα μέχρι και την 39η αρμονική, για ορισμένα επίπεδα ισχύος. Κατά τη μέτρηση του αρμονικού ρεύματος ενός τροφοδοτικού, είναι απαραίτητο ένας μετρητής ισχύος.
Εικόνα 1: Μετρητής ισχύος WT210 που δείχνει μετρήσεις που αντιστοιχούν σε κυματομορφές
Συντελεστής ισχύος σε τροφοδοτικά
Μπορεί να πιστεύετε ότι ο αντίκτυπος της παραίτησης του συντελεστή ισχύος θα έχει ως αποτέλεσμα μόνο ένα ελαφρύ σφάλμα και/ή ότι ο συντελεστής ισχύος ενός εξωτερικού προσαρμογέα δεν μπορεί να είναι τόσο κακός. Στην πραγματικότητα, χωρίς διόρθωση συντελεστή ισχύος, ο συντελεστής ισχύος ενός εξωτερικού προσαρμογέα θα μπορούσε εύκολα να είναι τόσο χαμηλός όσο 0,5 σε ονομαστικό φορτίο. Ένας προσαρμογέας με συντελεστή ισχύος 0,5 θα έχει μια εμφανή ισχύ δύο φορές εκείνη της πραγματικής ισχύος, οδηγώντας έτσι σε εσφαλμένα αποτελέσματα. Ακόμη και αν η παροχή ρεύματος είχε πραγματική απόδοση 100%, αυτή η μέτρηση θα έδειχνε μόνο 50%.
Εκτός από τη γενική συμπερίληψη του συντελεστή ισχύος στους υπολογισμούς απόδοσης, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο συντελεστής ισχύος είναι εξαρτώμενος από τη γραμμή και το φορτίο. Οι απαιτήσεις απόδοσης, όπως το επίπεδο DOE VI, απαιτούν την μέτρηση της απόδοσης σε διάφορα σημεία (25%, 50%, 75%και 100%φορτίο) τόσο σε υψηλές όσο και σε χαμηλές τάσεις γραμμής. Εάν ο συντελεστής ισχύος χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της πραγματικής εξουσίας, τότε πρέπει να επαναπροσδιοριστούν για κάθε μία από αυτές τις συνθήκες.
Μετρητές ισχύος για ακριβή δοκιμή απόδοσης
Δεκαετίες αυξανόμενης ρύθμισης έχουν κάνει τη δοκιμή αποτελεσματικότητας έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες για την επιλογή και την προκριματική τροφοδοσία. Η έλλειψη εμπειρίας στην αντιμετώπιση των κυκλωμάτων AC μπορεί να οδηγήσει τους μηχανικούς δοκιμών να παραλείψουν ή να υπολογίσουν εσφαλμένα τον συντελεστή ισχύος, με αποτέλεσμα τους εσφαλμένους αριθμούς απόδοσης. Κατά τη δοκιμή εξωτερικών προσαρμογέων ή οποιασδήποτε τροφοδοσίας AC-DC, η καλύτερη μέθοδος για τον υπολογισμό της πραγματικής εισόδου ισχύος είναι μέσω της χρήσης ενός μετρητή ισχύος. Αυτές οι συσκευές όχι μόνο μετρούν την πραγματική ισχύ άμεσα, αλλά μπορούν να μετρήσουν το ρεύμα που σχετίζεται με τις μεμονωμένες αρμονικές και να παρέχουν μια πλήρη εικόνα της εισόδου τροφοδοσίας.
Ο συντελεστής ισχύος είναι στον κατάλογο των ανησυχιών για τους σχεδιαστές σχεδόν κάθε συσκευής που αντλεί σημαντική ισχύ από μια υποδοχή ρεύματος, καθώς και για μηχανικούς σε βαρέως ηλεκτρικούς τομείς. Ο στόχος του παράγοντα ισχύος, με βάση τη νομοθεσία, καθώς και την αποδοτικότητα, το κόστος των συνιστωσών και τον χώρο του όγκου/του σκάφους πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Σκωτσέζος έχει σχεδιάσει τη διόρθωση ενεργού συντελεστή ισχύος στη συντριπτική πλειονότητα του προσαρμογέα ρεύματος μεταγωγής που ονομάζεται 10 5 W και άνω για να διευκολυνθεί η εφαρμογή και να διασφαλιστεί η συμμόρφωση για τους ΚΑΕ.