Güç faktörü ve verimliliğin temelleri
Harici güç kaynakları (EPS) ile çalışan mühendisler verimlilik ölçümlerine yabancı değildir. Bununla birlikte, uygulamaları tipik olarak güç kaynağı şarj cihazı üzerinde çalıştığından, güç kaynağının AC tarafındaki gücü ölçerken yaygın hatalar yapılabilir. Bu yaygın tuzaklar, güç giriş gücünü hesaplarken güç faktörünün yanlış ölçülmesini veya tamamen göz ardı edilmesini içerir ve bu da yanlış verimlilik ölçümlerine neden olur. Güç faktörü ve verimliliğinin temellerini gözden geçirelim ve daha sonra AC DC güç verimliliğini ölçerken güç faktörünün nasıl dahil edileceği konusunda rehberlik sağlayalım.
Güç faktörü ve verimlilik, bir inceleme
Verimlilik ( η ), çıktı gücünün girdi gücüne oranıdır:
Denklem 1: Verimlilik
Doğrudan akımla ilgilenen harici bir güç kaynağı (EPS) bağlamında, çıkış gücü, çıkış voltajının, sayısını hızlı bir şekilde denkleme sağlayarak çıkış akımı ile çarparak hesaplanır.
Çıktı gücünün hesaplanması
DC olan bir EPS'nin çıkış gücünün hesaplanması, çıkış akımı ile çarpılan çıkış voltajıdır:
Denklem 2: Çıktı gücü
Denklem 2, çıkış voltajının (V_DC) çıkış akımı (I_DC) ile çarpılarak bir elektrik güç kaynağının (EPS) doğrudan akım (DC) çıkış gücünü (P_DC) hesaplar ve bu da watt (W) cinsinden ölçülen güç ile sonuçlanır.
Güç faktörünü anlamak
Yaygın bir hata, giriş gücünü elde etmek için aynı hesaplamayı uygulamaktır. Bu bir sorun sunar, çünkü AC devrelerindeki Volt-ampere ürünü her zaman gerçek güce eşit değildir ve aslında harici adaptörler durumunda, Volt-ampere ürünü asla gerçek güce eşit olmayacaktır. AC devrelerinde, Volt-ampere ürünü, güç faktörü (PF) adlı bir terim yoluyla gerçek güçle ilişkili olan görünen güç (ler) e eşittir:
Denklem 3: Görünen güç
Denklem 3, kök ortalama kare (RMS) voltajını (VRMS) RMS akımı (IRMS) ile çarparak volt-amperes (VA) 'daki görünür güç (ler)' i hesaplar.
Güç faktörünü tanımlamak
Tanım gereği, güç faktörü, görünür gücün RMS voltajının ve RMS akımının ürünü olduğu gerçek gücün görünen güce oranıdır. Sadece güç faktörü 1'e eşit olduğunda, Volt-ampere ürünü gerçek güce eşittir:
Denklem 4: Güç faktörü
Güç Faktörü Ölçme
Güç faktörünü ölçmenin en iyi yolu, aşağıdaki Şekil 1'de gösterilen gibi bir güç ölçer kullanmaktır. Bu cihazlar gerçek gücü doğrudan çıkaracaktır, bu nedenle verimlilik hesaplanırken güç faktörünün dikkate alınması gerekmez. Gerçek güce ek olarak, bu sayaçlar güç faktörünü, THD'yi, her harmonik için akımı ve daha fazlasını ölçebilir. Düşük güç harici adaptörlerin, finansal güç faktörü veya harmonik sınırları olmasa da, daha yüksek güç kaynaklarının harmonik içerik ve güç faktörü üzerinde özel düzenleyici sınırları vardır. EN 61000-3-2 gibi standartlar, belirli güç seviyeleri için 39. harmonik dahil olan harmonik akımdaki sınırları belirtir. Bir güç kaynağının harmonik akımını ölçerken, bir güç ölçer esastır.
Şekil 1: Dalga formlarına karşılık gelen ölçümleri gösteren WT210 güç ölçer
Güç kaynaklarında güç faktörü
Güç faktörünü atlamanın etkisinin sadece hafif bir hataya neden olacağını ve/veya harici bir adaptörün güç faktörünün o kadar da kötü olamayacağını düşünebilirsiniz. Aslında, güç faktörü düzeltmesi olmadan, harici bir adaptörün güç faktörü, nominal bir yükte kolayca 0.5 kadar düşük olabilir. Güç faktörü 0.5 olan bir adaptör, gerçek gücün iki katı görünür bir güce sahip olacak ve böylece yanlış sonuçlara yol açacaktır. Güç kaynağı%100 gerçek bir verimliliğe sahip olsa bile, bu ölçüm sadece%50 gösterecektir.
Güç faktörünün verimlilik hesaplamalarına genel dahil edilmesine ek olarak, güç faktörünün çizgi ve yüke bağlı olduğunu belirtmek önemlidir. DOE seviyesi VI gibi verimlilik gereksinimleri, hem yüksek hem de düşük çizgi voltajlarında birkaç noktada (%25,%50,%75 ve%100 yük) verimliliğin ölçülmesini gerektirir. Gerçek gücün hesaplanmasında güç faktörü kullanılırsa, bu koşulların her biri için yeniden ölçülmelidir.
Doğru verimlilik testi için güç sayaçları
Onlarca yıllık artan düzenleme, verimlilik testini güç kaynaklarını seçmede ve nitelendirmede en önemli faktörlerden biri haline getirmiştir. AC devreleri ile uğraşma konusunda deneyim eksikliği, test mühendislerinin güç faktörünü atlamasına veya yanlış hesaplamaya yol açarak yanlış verimlilik sayılarına neden olabilir. Harici adaptörleri veya herhangi bir AC-DC güç kaynağını test ederken, gerçek güç girişini hesaplamak için en iyi yöntem bir güç ölçer kullanımıdır. Bu cihazlar sadece gerçek gücü doğrudan ölçmekle kalmaz, aynı zamanda bireysel harmoniklerle ilişkili akımı ölçebilir ve güç kaynağı girişinin tam bir resmini sağlayabilir.
Güç faktörü, bir şebeke soketinden önemli güç çeken neredeyse her cihazın tasarımcılarının yanı sıra ağır elektrikli sektörlerdeki mühendisler için endişeler listesinde yer almaktadır. Mevzuata dayalı güç faktörü hedefi, artı verimlilik, bileşen maliyeti ve hacim/kart alanı dikkate alınmalıdır.
KSPOWER 10 5 olarak derecelendirilen anahtarlama güç adaptörünün büyük çoğunluğuna aktif güç faktörü düzeltmesi tasarladı Uygulamayı kolaylaştırmak ve OEM'lere uyum sağlamak için W ve üstü.