功率因數(shù)校正(PFC)可減少交流電源系統(tǒng)中的能源浪費(fèi)和基礎(chǔ)設(shè)施壓力，從而顯著提高效率。本文介紹了功率因數(shù) (PF) 的概念，解釋了低功率因數(shù)造成的問(wèn)題，并概述了 PFC 的優(yōu)勢(shì)。它還重點(diǎn)介紹了 RECOM 的高性能 RACPRO1 DIN 導(dǎo)軌電源，該電源具有主動(dòng) PFC 功能，可提高電源質(zhì)量和可靠性。

什么是功率因數(shù)?

交流電源系統(tǒng)的功率因數(shù) (PF) 是衡量電源使用效率的一個(gè)指標(biāo)。它是負(fù)載吸收的實(shí)際功率(以瓦為單位)與流經(jīng)電路的視在功率(以伏安為單位)之比。實(shí)際功率按電壓和電流瞬時(shí)乘積的平均值計(jì)算，代表可用于做功的實(shí)際電能。相比之下，視在功率是以電壓和電流均方根值的乘積計(jì)算的。當(dāng)能量暫時(shí)儲(chǔ)存在負(fù)載中并返回源時(shí)，或當(dāng)非線性負(fù)載扭曲電流波形時(shí)，視在功率就會(huì)超過(guò)實(shí)際功率。這會(huì)導(dǎo)致流經(jīng)電路的電流超過(guò)傳輸可用功率所需的電流。

完美的功率因數(shù)為 1，這意味著電壓和電流同相，所有功率都在做有用功。功率因數(shù)小于 1 意味著電壓和電流不同步，從而降低了有效功率傳輸。在交流電路中，電容性或電感性電抗會(huì)導(dǎo)致相移。對(duì)于電容性負(fù)載，電流領(lǐng)先于電壓;對(duì)于電感性負(fù)載，電流滯后于電壓。使用記憶符號(hào) CIVIL：[電容(C)，I 超前 [在 V 之前];電感(L)，I 滯后 [在 V 之后]]。

在工業(yè)環(huán)境中，電感負(fù)載占主導(dǎo)地位。大多數(shù)工業(yè)設(shè)備(如電機(jī)、變壓器、電焊機(jī)和感應(yīng)加熱器)都依靠磁場(chǎng)運(yùn)行，因此都是感性負(fù)載。因此，這些負(fù)載會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)滯后。

低功率因數(shù)有哪些問(wèn)題?

在電力系統(tǒng)中，與高功率因數(shù)負(fù)載相比，低功率因數(shù)負(fù)載在提供相同的有用功率時(shí)需要消耗更多的電流。這會(huì)導(dǎo)致更大的能量損耗，對(duì)配電基礎(chǔ)設(shè)施造成更大的壓力，并需要使用更大、更昂貴的組件。此外，低功率因數(shù)還會(huì)對(duì)電氣設(shè)備本身造成不必要的壓力，可能導(dǎo)致過(guò)早故障。

例如，功率為 300 W、PF 為 0.6 的電源裝置(PSU)從電網(wǎng)中汲取 500VA 的電能，相當(dāng)于僅提供 300 W 的可用電能就需要 500 W的基礎(chǔ)設(shè)施壓力。由于功率因數(shù)罰款和基于千伏安的計(jì)費(fèi)方式，低 PF 會(huì)增加公用事業(yè)成本。這些罰款尤其影響到工廠、醫(yī)院和數(shù)據(jù)中心等工業(yè)和商業(yè)設(shè)施。

什么是功率因數(shù)校正?

功率因數(shù)校正 (PFC)是改善電力系統(tǒng)功率因數(shù)的過(guò)程，使其更接近于統(tǒng)一值(1.0)。這是通過(guò)減少電壓和電流之間的相位差以及最大限度地降低諧波失真來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

PFC 可在外部或內(nèi)部應(yīng)用于 PSU。外部校正通常采用電容器或電感器作為無(wú)源 PFC。最常見(jiàn)的情況是，電容器通過(guò)提供領(lǐng)先的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償感性負(fù)載，從而減少?gòu)碾娫醇橙〉臒o(wú)功分量。在極少數(shù)情況下，電感器可用于抵消容性負(fù)載。無(wú)源 PFC 的主要缺點(diǎn)是只能提供固定補(bǔ)償，無(wú)法適應(yīng)負(fù)載變化。

PSU 內(nèi)部的校正通常采用主動(dòng)式 PFC，即使用特殊的電力電子電路來(lái)修改電流波形，以提高功率因數(shù)。主動(dòng)式 PFC 的優(yōu)勢(shì)在于它能 “即時(shí) ”適應(yīng)負(fù)載變化。

功率因數(shù)校正的好處

在工業(yè)電源中實(shí)施 PFC 有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

降低能源成本(避免因功率因數(shù)過(guò)低而被電力公司處罰)

降低傳輸損耗(減少電纜和變壓器中的能源浪費(fèi))

提高系統(tǒng)容量(為其他負(fù)載釋放電力)

改善電壓調(diào)節(jié)(更穩(wěn)定的供電)

延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命(減少過(guò)熱和對(duì)電氣元件的壓力)

高性能 RACPRO1 DIN 導(dǎo)軌電源

我們最近推出了 RACPRO1 系列 DIN 導(dǎo)軌電源，以滿足最苛刻的工業(yè)應(yīng)用需求。RACPRO1-T240,-T480 和 -T960 的功率分別為 240、480 和 960 W。這些電源具有多種 PFC 優(yōu)勢(shì)，是工業(yè)自動(dòng)化和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的理想選擇。其中一些 PFC 優(yōu)勢(shì)如下：

高功率因數(shù)實(shí)現(xiàn)最高效率

RACPRO1 系列具有主動(dòng) PFC 功能，可確保高功率因數(shù) (通常大于 0.9)。

這最大限度地減少了能源浪費(fèi)，優(yōu)化了電源使用，降低了不必要的電流消耗。

降低能源成本和公用事業(yè)罰款

高功率因數(shù)意味著減少無(wú)功功率，從而降低傳輸損耗。

許多公用事業(yè)公司會(huì)對(duì)低功率因數(shù)進(jìn)行處罰，因此使用 RACPRO1 電源有助于避免額外費(fèi)用。

減少對(duì)電氣基礎(chǔ)設(shè)施的壓力

通過(guò)提高功率因數(shù)，RACPRO1 電源可降低電流需求，從而使布線、變壓器和斷路器的體積更小。

從而降低了安裝成本，提高了電氣系統(tǒng)的效率。

增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能

由于系統(tǒng)中循環(huán)的無(wú)功功率減少，電壓調(diào)節(jié)得到改善，從而使連接設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

有助于防止電壓驟降、閃爍和電氣元件過(guò)熱。

符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

符合 IEC 61000-3-2 和其他有關(guān) PFC 和減少諧波的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，確保全球應(yīng)用的兼容性。

支持關(guān)鍵任務(wù)工業(yè)自動(dòng)化

高效率和更高的電源質(zhì)量使 RACPRO1 電源成為 PLC 系統(tǒng)、過(guò)程控制和自動(dòng)化機(jī)械的理想之選，在這些應(yīng)用中，穩(wěn)定的性能至關(guān)重要。

緊湊可靠的 DIN 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

盡管集成了 PFC，RACPRO1 電源仍保持緊湊，便于安裝在空間有限的控制面板中。

高平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)確保了在苛刻環(huán)境下的長(zhǎng)期可靠性。

此外，主動(dòng)浪涌電流限制和大于 0.9 的 PFC 可減少對(duì)保險(xiǎn)絲和斷路器的壓力。最先進(jìn)的 PFC 技術(shù)只是 RACPRO1 系列為工業(yè) PSU 樹(shù)立新標(biāo)準(zhǔn)的方式之一。

其他電源

RECOM AC/DC、DC/DC 和 EMC 知識(shí)手冊(cè)廣泛收集了成功實(shí)施 AC/DC 電源設(shè)計(jì)所需的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。

此外，RECOM 的“交流/直流電源的能源效率"：生態(tài)設(shè)計(jì)法規(guī)是由政府或監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定的一套標(biāo)準(zhǔn)和指南，旨在確保產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響。這些法規(guī)主要側(cè)重于通過(guò)減少浪費(fèi)、排放和資源消耗來(lái)提高能源效率和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

RACPRO1 網(wǎng)頁(yè)提供了有關(guān)這一令人振奮的全新 DIN 導(dǎo)軌安裝式電源系列的更多信息。