Зателефонувати
Блоки живлення з функцією PFC
Чи знаєте ви, що таке блок живлення з PFC?
Думаємо, що ніколи про це не замислювалися.
Функцією PFC (Power Factor Correction або корекція коефіцієнта потужності) не надто відома споживачам і багато хто просто не знають про неї. Хоча в комп'ютерних блоках живлення (БП) вона застосовується вже давно. І кожен хто користується стаціонарним комп'ютером вдома або на роботі вже давно її використовує.
При цьому оибираючи блок живлення для світлодіодного освітлення (так званий LED-драйвер) або блок живлення для світлодіодної реклами (LED екран) мало хто звертає увагу на такий параметр як PF (Power Factor, укр. Коефіцієнт потужності) або на наявність в БП функції PFC (корекція коефіцієнта потужності).
У даній статті:
- Що таке коефіцієнт потужності.
- Зв'язок коефіцієнта потужності і «косинуса фі».
- Для кого важливий коефіцієнт потужності.
- Корекція коефіцієнта потужності (PFC) в імпульсних блоках живлення.
- На що впливає практичне збільшення коефіцієнта потужності.
- Кому важливо збільшення коефіцієнта потужності блоків живлення.
- Кілька прикладів блоків живлення з функцією PFC.
Що таке коефіцієнт потужності.
«Коефіцієнт потужності (eng. PF - Power Factor) .- безрозмірна фізична величина, що характеризує споживача змінного електричного струму з точки зору наявності в навантаженні реактивної складової і потужності спотворення (збірна назва - неактивна потужність).»
Кому цікаво може почитати в популярній формі в статті. Вікіпедії, звідки взята цитата.
Потрібно відзначити, що коефіцієнт потужності може бути від нуля до одиниці. І чим ближче його значення до «1», тим краще.
Причому, тут потрібно відрізняти два різних чинники: власне реактивна потужність і спотворення форми напруги (через різкі сплески споживаного струму). Обидва вони істотно збільшує навантаження на електромережі та обладнання:
Реактивна потужність. Це параметр енергопостачання обладнання з індуктивним або емкосним характером навантаження, так званої реактивного навантаження, при якому струм випереджає або відстає від напруги (мережевого) напруги по фазі. Активною є тільки чисто резистивне навантаження на зразок нагрівачів, ТЕН-ів (з деякими застереженнями).
Тут обов'язково потрібно згадати, що окремі категорії такі, як промислові підприємства і організації сплачують за цю реактивну потужність. Побутові споживачі за неї не платять. Але є ще один фактор...
Спотворення форми напруги - це спотворення форми напруги живлення через нерівномірне навантаження в часі. Таке спотворення з одного боку збільшує навантаження на трансформатори. З іншого боку, воно впливає на якість електроенергії на самому об'єкті: призводить до «осіданням напруги» на піку споживання і може впливати на роботу іншого обладнання.
Зв'язок коефіцієнта потужності і «косинуса фі».
У загальному випадку коефіцієнт потужності і «косинус фі» - різні поняття.
«Косинус фі» - дорівнює косинусу зсуву фаз змінного струму, що протікає через навантаження, щодо прикладеного до неї ж напруги. І цей параметр має значення якщо форма струму і напруги зберігають синусоїдальну форму.
Корекція коефіцієнта потужності (PFC) в імпульсних блоках харчування.
Почнемо з того як працюють вхідні кола простого імпульсного блоку живлення без коректора коефіцієнта потужності.
- Живлення від мережі подається на вхід блоку живлення.
- Проходить запобіжник, і вхідний фільтр (якщо вам, звичайно, пощастило і виробник його поставив).
- Випрямляється діодами до пульсуючої напруги (проміжний етап для отримання постійної напруги). Тобто проходячи через діоди напруга вже може заряджати вхідні конденсатори.
- Пульсує напруга заряджає вхідні конденсатори. Ємність вхідних конденсаторів блоку живлення досить велика і там запасається енергія для подальшого перетворення.
Далі в справу вступають транзистори для формування високочастотних імпульсів, і високочастотний трансформатор, які використовують енергію з вхідних конденсаторів... але це нам зараз не важливо з точки зору процесів в мережі.
Для мережі імпульсний блок живлення (без функції PFC) являє собою конденсатор великої ємності, який постійно розряджається і кожен напівперіод заряджається від мережі.
Розглянемо два блоки живлення однакової потужності з однаковим навантаженням.
Імпульсний блок живлення без функції PFC.
Вхідні ланцюги абсолютної більшості імпульсних блоків живлення схожі: на вході запобіжник, фільтр перешкод, діодний міст і вхідні ємності (кілька конденсаторів великої ємності).
Осцилограма вхідної напруги і вхідного струму блоку живлення без PFC показана на малюнку 1.
Малюнок 1. Процеси в мережі при роботі БЖ без функція PFC
Попри те, що говорили нам в навчальних закладах на уроках електротехніки, мережа - не зовсім джерело напруги. Сувора реальність приходить у вигляді:
- трансформатора на підстанції, який має цілком нормовані обмеження у вигляді номінальної потужності,
- і у вигляді кабелів і шнурів живлення, що мають малеий але кінцевий опір.
У данного блоку живлення без PFC пікова амплітуда імпульсів струму досягає 25А і цього достатньо, щоб в даному колі спотворювати форму напруги.
Імпульсний блок живлення з функцією PFC.
В такому блоці живлення після випрямних діодів є схема коректора коефіцієнта потужності (PFC).
На малюнку 2 показана осцилограма вхідної напруги і вхідного струму блоку живлення такої ж потужності як в першому випадку, але з функцією PFC.
Малюнок 2. Процеси в мережі при роботі БП з функція PFC
Добре помітно, що з функцією PFC споживання струму з мережі відбувається більш рівномірно, і форма напруги практично не спотворена. Крім того, піковий струм став істотно менше (10,6 А проти 25 А без функції PFC).
На що впливає практичне збільшення коефіцієнта потужності.
Практично коефіцієнт потужності 0,95 і вище вважається відмінним показником. Поліпшення коефіцієнта потужності (eng. PF - Power Factor) до прийнятної величини 0,93 - 0,95 дозволяє:
- зменшення перешкод в мережу внаслідок більш низького коефіцієнта гармонік струму живлення;
- зниження вимог до площадки поперечного перерізу проводів живлення і енергетичної інфраструктури;
- дозволяє експлуатувати мережі із зниженою напругою або з періодичним зниженням напруги живлення (так званими «осіданням»);
- відсутність претензій від замовника по реактивній складової потужності на об'єкті.
Кому важливо збільшення коефіцієнта потужності блоків живлення.
Збільшення коефіцієнта потужності для блоків живлення важливо:
- промисловим споживачам;
- організаціям, які експлуатують великі рекламні світлодіодні екрани (LED-екрани);
- ЖК організаціям, що забезпечує освітлення.
У нашому інтернет магазині представлені блоки живлення як з функцією PFC так без функції PFC (виробництва CZCL і Mean Well).
