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載(電路阻抗為恒定常數的負載),那么電源電壓和電流都將會呈現為正弦曲線,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(負極方向)”的能量移動,而此時所產生負載功率才被稱為“實際功率”。
純電抗電路負載
而在一個純電抗負載電路中,電壓和電流之間會產生一定的是時間差,也就會出現相位差(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,能量為“正”,另外一個半周期內能量為“負”,那么就是說,前半周期電源從電網中獲取能量,而在后半個周期內,這些能量又會回流到國家電網中。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載
上面的兩種描述都是純理論的理想狀態。但在實際應用中,電路中會有大量的電阻、電感和電容,在同一時刻都會有負載,也就會產生不同方向的“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”。
國家電網為何如此重視“功率因數”
但正如我們之前所提到的,“功率因數”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”,當然這還無法做到,因此只能無限接近于“1”,這個數值我們一般稱之為“功率因數”。
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)所消耗的電量,則不會支付回流到電網中無用功率的電量。而對于商業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太大了。
工業用電功率因數太低 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《歐盟EN61000-3-2號標準》(當然中國也有相關的法規條款),凡是功率擦超過75W的開關電源,都需要至少安裝被動PFC模塊。此外,在80Plus電源認證中,則要求功率因數需要超過0.9,甚至更多。
主動PFC更利于電網節能
不過在數年前,許多的電源廠商大多都在電源產品中使用被動PFC模塊。而PFC模塊則是一個減少諧波電流,并且將非線性負載轉換成線性負載的過濾器,電容和電感所產生的功率因數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,功率因數較低,并且被動PFC只適用于230V高壓電網,對于115V低壓電網,被動PFC還需要一個倍壓器以適應電網規格。不過,被動PFC比主動PFC的效能要高!

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