Grunderna för kraftfaktor och effektivitet
Ingenjörer som arbetar med externa kraftförsörjningar (EPS) är inte främling för effektivitetsmätningar. Eftersom deras applikationer vanligtvis fungerar på strömförsörjningsladdare kan vanliga misstag göras när man mäter kraften på strömförsörjningen. Dessa vanliga fallgropar inkluderar felaktigt mätning eller helt ignorerar effektfaktor vid beräkning av kraftinmatningskraft, vilket resulterar i felaktiga effektivitetsmätningar. Låt oss granska grunderna för kraftfaktor och effektivitet och sedan ge vägledning om hur vi kan inkludera effektfaktor när vi mäter AC DC -effekteffektivitet.
Kraftfaktor och effektivitet, en översyn
Effektivitet ( η ) är förhållandet mellan utgångseffekt och ingångseffekt:
Ekvation 1: Effektivitet
I samband med en extern strömförsörjning (EPS) som hanterar likström beräknas utgångseffekten genom att helt enkelt multiplicera utgångsspänningen med utgångsströmmen genom att snabbt ge telleren till ekvationen.
Beräkningseffekt
Beräkning av utgångseffekten hos en EPS, som är DC, är helt enkelt utgångsspänningen multiplicerad med utgångsströmmen:
Ekvation 2: Utgångseffekt
Ekvation 2 beräknar den likströmsström (P_DC) för en elektrisk strömförsörjning (EPS) genom att multiplicera utgångsspänningen (V_DC) med utgångsströmmen (I_DC), vilket resulterar i kraften uppmätt i watt (W).
Förstå maktfaktor
Ett vanligt misstag är att tillämpa samma beräkning för att få ingångseffekten. Detta utgör ett problem eftersom Volt-ampere-produkten i AC-kretsar inte alltid motsvarar den verkliga kraften, och i själva verket, i fallet med externa adaptrar, kommer Volt-L-Pappere-produkten aldrig att vara lika med den verkliga kraften. I AC-kretsar är volt-ampere-produkten lika med den uppenbara kraften, som är relaterad till den verkliga kraften genom en term som kallas Power Factor (PF):
Ekvation 3: uppenbar kraft
Ekvation 3 beräknar de uppenbara effekten i volt-amperer (VA) genom att multiplicera rotens medelkvadrat (RMS) -spänning (VRM) med RMS-strömmen (IRM).
Definiera effektfaktor
Per definition är effektfaktor förhållandet mellan verklig kraft och uppenbar kraft, där uppenbar kraft är produkten från RMS -spänningen och RMS -strömmen. Först när kraftfaktorn är lika med 1 motsvarar Volt-ampere-produkten den verkliga kraften:
Ekvation 4: Power Factor
Mätkraftsfaktor
Det bästa sättet att mäta effektfaktor är att använda en kraftmätare som den som visas i figur 1 nedan. Dessa enheter kommer att mata ut den verkliga kraften direkt, så effektfaktorn behöver inte beaktas vid beräkning av effektiviteten. Förutom den verkliga kraften kan dessa mätare mäta effektfaktor, THD, strömmen för varje harmonisk och mer. Även om externa adaptrar med låg effekt inte har avinriktad effektfaktor eller harmoniska gränser, har högre kraftförsörjningar specifika regleringsgränser för det harmoniska innehållet och effektfaktorn. Standarder, såsom EN 61000-3-2, anger gränser för harmonisk ström till och med den 39: e harmoniken, för vissa effektnivåer. Vid mätning av den harmoniska strömmen för en strömförsörjning är en kraftmätare väsentlig.
Bild 1: WT210 Power Meter som visar mätningar motsvarande vågformer
Kraftfaktor i strömförsörjningen
Du kanske tror att effekterna av att utelämna effektfaktorn kommer att resultera i endast ett litet fel och/eller att effektfaktorn för en extern adapter inte kan vara så dålig. I själva verket, utan korrigering av effektfaktor, kan effektfaktorn för en extern adapter lätt vara så låg som 0,5 vid en nominell belastning. En adapter med en effektfaktor på 0,5 kommer att ha en uppenbar kraft dubbelt så stor som den verkliga kraften, vilket leder till felaktiga resultat. Även om strömförsörjningen hade en verklig effektivitet på 100%, skulle denna mätning bara visa 50%.
Förutom den allmänna inkluderingen av effektfaktor i effektivitetsberäkningar är det viktigt att notera att effektfaktorn är linjen och belastningsberoende. Effektivitetskrav, såsom DOE -nivå VI, kräver att effektiviteten mäts vid flera punkter (25%, 50%, 75%och 100%belastning) vid både höga och låga linjespänningar. Om effektfaktor används vid beräkningen av verklig kraft, måste den ommätas för var och en av dessa villkor.
Strömmätare för exakt effektivitetstestning
Årtionden med ökad reglering har gjort effektivitetstestning till en av de viktigaste faktorerna för att välja och kvalificera kraftförsörjning. Brist på erfarenhet av att hantera AC -kretsar kan leda testingenjörer att utelämna eller felaktigt beräkna effektfaktorn, vilket resulterar i felaktiga effektivitetsnummer. Vid testning av externa adaptrar eller någon AC-DC-strömförsörjning är den bästa metoden för att beräkna den verkliga kraftingången genom användning av en kraftmätare. Dessa enheter mäter inte bara verklig kraft direkt utan kan mäta strömmen som är förknippad med de individuella harmonikerna och ger en fullständig bild av kraftförsörjningsingången.
Kraftfaktor finns på listan över problem för designers av praktiskt taget alla enheter som drar betydande kraft från ett eluttag, liksom för ingenjörer inom tunga elektriska sektorer. Kraftfaktormålet, baserat på lagstiftning, plus effektivitet, komponentkostnad och volym/kortutrymme måste beaktas.
Kspower har utformat aktiv effektfaktorkorrigering i den stora majoriteten av sin växlingsadapter betygsatt till 10 5 W och högre för att underlätta implementeringen och säkerställa efterlevnad av OEM: er.