מדוע גורם כוח חשוב כאשר מדידת יעילות?

יסודות גורם כוח ויעילות

מהנדסים העובדים עם ספקי כוח חיצוניים (EPS) אינם זרים למדידות היעילות. עם זאת, מכיוון שהיישומים שלהם פועלים בדרך כלל על ספקי חשמל של DC, ניתן לבצע טעויות נפוצות בעת מדידת כוח בצד AC של ספק הכוח. מלכודות נפוצות אלה כוללות מדידה לא נכונה או מתעלמות לחלוטין גורם כוח בעת חישוב כוח קלט כוח, וכתוצאה מכך מדידות יעילות שגויות. בואו נסקור את היסודות של גורם הכוח והיעילות ואז ניתן הנחיות כיצד לכלול גורם כוח בעת מדידת AC. יעילות כוח DC.

גורם כוח ויעילות, סקירה

יעילות ( η ) היא היחס בין כוח הפלט לכוח קלט:

משוואה 1: יעילות

בהקשר של אספקת חשמל חיצונית (EPS) העוסקת בזרם ישיר, כוח הפלט מחושב על ידי פשוט הכפלת מתח היציאה על ידי זרם הפלט על ידי מתן במהירות את המספר למשוואה.

חישוב כוח הפלט

חישוב כוח הפלט של EPS, שהוא DC, הוא פשוט מתח הפלט כפול זרם הפלט:

משוואה 2: כוח פלט

משוואה 2 מחשבת את כוח הפלט של הזרם הישיר (DC) (P_DC) של ספק כוח חשמלי (EPS) על ידי הכפלת מתח היציאה (V_DC) על ידי זרם הפלט (I_DC), וכתוצאה מכך הכוח הנמדד בוואט (W).

הבנת גורם כוח

טעות נפוצה היא ליישם את אותו חישוב כדי להשיג את כוח הקלט. זה מציג בעיה מכיוון שמוצר Volt-Ampere במעגלי AC לא תמיד שווה לכוח האמיתי, ולמעשה, במקרה של מתאמים חיצוניים, המוצר Volt-Ampere לעולם לא ישווה לכוח האמיתי. במעגלי AC, המוצר Volt-Ampere שווה לכוח (ים) לכאורה, הקשור ל- POW-ER האמיתי באמצעות מונח שנקרא Power Factor (PF):

משוואה 3: כוח לכאורה

משוואה 3 מחשבת את ההספק (ים) לכאורה ב- Volt-Amperes (VA) על ידי הכפלת מתח ממוצע השורש (RMS) (VRMS) עם זרם RMS (IRMS).

הגדרת גורם כוח

בהגדרה, גורם הכוח הוא היחס בין כוח אמיתי לכוח לכאורה, כאשר כוח לכאורה הוא תוצר של מתח RMS וזרם RMS. רק כאשר גורם ההספק שווה ל -1 אכן המוצר Volt-Ampere שווה לכוח האמיתי:

משוואה 4: גורם כוח

מדידת גורם כוח

הדרך הטובה ביותר למדוד גורם כוח היא להשתמש במד כוח כמו זה המוצג באיור 1 להלן. מכשירים אלה יפיצו את הכוח האמיתי ישירות, כך שאין צריך לקחת בחשבון גורם כוח בעת חישוב היעילות. בנוסף לכוח האמיתי, מטרים אלה יכולים למדוד גורם כוח, THD, הזרם עבור כל הרמוני ועוד. בעוד שלמתאמים חיצוניים של הספק נמוך אין גורם כוח מוגדר או גבולות הרמוניים, לאספקי כוח גבוהים יותר יש מגבלות רגולטוריות ספציפיות על התוכן ההרמוני ועל גורם ההספק. תקנים, כמו EN 61000-3-2 מציין מגבלות על זרם הרמוני עד וכולל את ההרמוני ה -39, לרמות כוח מסוימות. כאשר מדידת הזרם ההרמוני של אספקת חשמל, מד כוח חיוני.

איור 1: מד כוח WT210 המציג מדידות המתאימות לצורות גל

גורם כוח באספקת חשמל

אתה עשוי לחשוב שההשפעה של השמטת גורם הכוח תביא רק לשגיאה קלה ו/או שגורם ההספק של מתאם חיצוני לא יכול להיות כל כך גרוע. למעשה, ללא תיקון גורמי כוח, גורם ההספק של מתאם חיצוני יכול בקלות להיות נמוך עד 0.5 בעומס מדורג. למתאם עם גורם כוח של 0.5 יהיה כוח לכאורה כפליים מהכוח האמיתי, ובכך יוביל לתוצאות שגויות. גם אם לאספקת החשמל הייתה יעילות אמיתית של 100%, מדידה זו הייתה מציגה רק 50%.

בנוסף לכלול הכללי של גורם ההספק בחישובי היעילות, חשוב לציין כי גורם ההספק תלוי בקו ועומס. דרישות היעילות, כגון DOE ברמה VI, מחייבות את היעילות למדוד במספר נקודות (25%, 50%, 75%ו- 100%עומס) במתחי קו גבוה ונמוכים. אם משתמשים בגורם הכוח בחישוב כוח אמיתי, יש לבטל אותו מחדש לכל אחד מהתנאים הללו.

מדי כוח לבדיקת יעילות מדויקת

עשרות שנים של הגדלת הרגולציה ביצעו את בדיקת היעילות של אחד הגורמים החשובים ביותר בבחירת ספקי כוח ומסמכים. חוסר ניסיון בהתמודדות עם מעגלי AC יכול לגרום למהנדסי בדיקות להשמיט או לחשב באופן שגוי את גורם ההספק, וכתוצאה מכך מספרי יעילות שגויים. בבדיקת מתאמים חיצוניים, או כל ספק כוח AC-DC, השיטה הטובה ביותר לחישוב קלט הכוח האמיתי היא באמצעות מד כוח. מכשירים אלה לא רק מודדים כוח אמיתי ישירות אלא יכולים למדוד את הזרם הקשור להרמוניות הבודדות ולספק תמונה מלאה של קלט אספקת החשמל.

גורם הכוח נמצא ברשימת החששות למעצבים של כמעט כל מכשיר שמושך כוח משמעותי משקע חשמל, כמו גם למהנדסים במגזרים חשמליים כבדים. יש לקחת בחשבון את יעד גורם הכוח, המבוסס על חקיקה, בתוספת יעילות, עלות רכיב ושטח נפח/לוח.

KSPower תכננה תיקון גורם פעיל של גורמי כוח לרוב המכריע של ספקי הכוח AC-DC המדורגים ב 10 5 5 W ומעלה כדי להקל על היישום ולהבטיח ציות ליצרני ציוד מקורי.