Proč je účinný faktor důležitý při měření účinnosti?

Základy účinkujícího faktoru a účinnosti

Inženýři pracující s externími napájecími zdroji (EPS) nejsou cizí měření účinnosti. Vzhledem k tomu, že jejich aplikace obvykle fungují na DC napájecích zdrojích, lze při měření energie na straně napájecího zdroje provést běžné chyby. Tato běžná úskalí zahrnují nesprávné měření nebo zcela ignorující účinek při výpočtu vstupního výkonu výkonu, což má za následek nesprávná měření účinnosti. Podívejme se na základy účiníku a účinnosti a poté poskytneme pokyny, jak při měření AC zahrnout účinek. DC Efektivita energetiky.

Účinek a účinnost, přehled

Účinnost ( η ) je poměr výstupního výkonu k vstupnímu výkonu:

Rovnice 1: Účinnost

V souvislosti s externím napájecím zdrojem (EPS) zabývajícím se přímým proudem se výstupní výkon vypočítá jednoduše vynásobením výstupního napětí výstupním proudem rychlým poskytnutím čitatele rovnici.

Výpočet výstupního výkonu

Výpočet výstupního výkonu EPS, který je DC, je jednoduše výstupním napětí vynásobené výstupním proudem:

Rovnice 2: Výstupní výkon

Rovnice 2 vypočítá výstupní výkon přímého proudu (DC) (P_DC) elektrického napájení (EPS) vynásobením výstupního napětí (V_DC) výstupním proudem (I_DC), což vede k výkonu měřené ve wattech (w).

Porozumění účiníku

Běžnou chybou je použít stejný výpočet pro získání vstupního výkonu. To představuje problém, protože produkt Volt-Amphere v AC obvodech se ne vždy rovná skutečnému výkonu a ve skutečnosti v případě externích adaptérů se produkt Volt-Ampre nikdy nebude rovnat skutečné síle. V obvodech střídavého proudu je produkt Volt-Amphere roven zjevnému výkonu, které souvisí se skutečným Pow-ER prostřednictvím termínu zvaného účinkující faktor (PF):

Rovnice 3: Zjevná síla

Rovnice 3 počítá zdánlivé síly (y) ve Volt-amperes (VA) vynásobením napětí kořenového středního čtverce (RMS) (VRMS) proudem RMS (IRMS).

Definování účiníku

Podle definice je účinek poměrem skutečné výkonu ke zjevnému výkonu, kde zjevný výkon je produktem RMS napětí a proudu RMS. Pouze v případě, že se účiník rovná 1, produktu Volt-Amphere se rovná skutečnému napájení:

Rovnice 4: Účinkující faktor

Měření účiníku

Nejlepší způsob, jak měřit účinek, je použít měřič výkonu, jako je ten zobrazený na obrázku 1 níže. Tato zařízení budou přímo vydávat skutečnou energii, takže při výpočtu účinnosti není třeba vzít v úvahu účinek. Kromě skutečné síly mohou tyto měřiče měřit účinek, THD, proud pro každou harmonickou a další. Zatímco externí adaptéry s nízkým výkonem nemají deminované limity nebo harmonické limity, vyšší napájecí zdroje mají specifické regulační limity harmonického obsahu a účiníku. Standardy, jako je EN 61000-3-2, určují limity harmonického proudu až do 39. harmonického pro určité úrovně výkonu. Při měření harmonického proudu napájení je nezbytný měřič výkonu.

Obrázek 1: WT210 Power Meter ukazující měření odpovídající průběhu

Účinný faktor v napájecích zdrojích

Možná si myslíte, že dopad vynechání účiníku povede k mírné chybě a/nebo že účiník externího adaptéru nemůže být tak špatný. Ve skutečnosti by bez korekce účiníku mohl být účinek externího adaptéru snadno nízký jako 0,5 při jmenovitém zatížení. Adaptér s výkonem 0,5 bude mít zjevnou sílu dvakrát napájení skutečné síly, což povede k nesprávným výsledkům. I kdyby napájení mělo skutečnou účinnost 100%, toto měření by vykazovalo pouze 50%.

Kromě obecného zahrnutí výpočtu účinnosti do výpočtů účinnosti je důležité si uvědomit, že účinek je závislý na linii a zátěži. Požadavky na účinnost, jako je například DOE úroveň VI, vyžadují měření účinnosti v několika bodech (25%, 50%, 75%a 100%zatížení) při vysokém i nízkém napětí. Pokud se při výpočtu skutečné síly použije účinek, musí být pro každou z těchto podmínek znovu měřen.

Měřiče napájení pro přesné testování účinnosti

Desetiletí rostoucí regulace způsobilo testování účinnosti jedním z nejdůležitějších faktorů při výběru a kvalifikačních zdrojích energie. Nedostatek zkušeností s jednáním s obvody střídavého proudu může vést testovací inženýry k vynechání nebo nesprávně vypočítat účinek, což má za následek nesprávná čísla účinnosti. Při testování externích adaptérů nebo jakéhokoli zdroje napájení AC-DC je nejlepší metodou pro výpočet skutečného vstupu napájení pomocí měřiče napájení. Tato zařízení nejen měří reálnou energii přímo přímo, ale mohou měřit proud spojený s jednotlivými harmonickými a poskytnout úplný obrázek o vstupu napájení.

Účinný faktor je na seznamu obav pro designéry prakticky každého zařízení, které čerpá významnou energii z síťové zásuvky, jakož i pro inženýry v těžkých elektrických sektorech. Je třeba zvážit cíl účiníku na základě právních předpisů a účinnosti, nákladů na komponenty a objem/prostor na desce.

Kspower Navrhl korekci aktivního účiníku do drtivé většiny svých zdrojů napájení AC-DC hodnocených na 10 5 5 W a vyšší, aby pomohl zmírnit implementaci a zajistit dodržování OEM.