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功率因数为1的电源最好吗

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功率因数:是一个与功率相关的“因数”,而功率是能量的传输率的度量,在直流电路中它是电压(Volt-)和电流(Amps)的乘积,但当负载不是纯阻性(即呈现电容特性或电感特性)时,电流的最大值与电压的最大值并不出现在同一时刻,在这种情况下有效电流与有效电压的乘积并不等于电流做功的功率,而是还要乘以一个系数(或叫因数),我们将这个系数称为即功率因数校正(Power Factor Correct,简称PFC)。

公式:功率因数=实际功率P/视在功率S

视在功率:即交流电压和交流电流的乘积,用公式表示为:S=UI(单位是VA,即伏安);U是额定输出电压(单位是V),我们国家一般为220V或380V等;I是额定输出电流(单位是A)。

视在功率包括有功功率(P)和无功功率(Q)两部分。用公式表示为:P=S×cosθ=UI×cosθ=UI×F,Q=S×sinθ=UI×sinθ。在公式中功率因数F=cosθ,而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。功率因数值越大,有功功率就越大,而无功功率就越小,也就是电网输入的电能的利用率高。

小提示:

有功功率是指直接做功的部分,比如使灯发亮、电机转动等,这个功率做功后都变成了热能或动能,可以直接被人们感觉到,所以有些人就产生一个错觉,即把有功功率当成了视在功率;而无功功率则是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率,即在负载里循环但并不传输电能的那部分电流所产生的功率,此时我们称为该电流为电抗电流或谐波电流。

计算机需要有用功,也需要无用功

一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率,而不需要无功功率。既然无功功率不做功,要它何用?于是有人认为功率因数为1的电源最好,因为它能给出最大输出功率。然而,实际情况并非如此,为什么呢?

假如有一台计算机,当交流市电输入后进行整流,就得到脉动直流电压,虽然这时电源的功率因数接近于1,若不将脉动电压进行任何工就直接提供给计算机电路,毫无疑问,电路根本无法正常工作。道理很简单,计算机电路正常工作需要的是平滑的直流电压,这个“平滑”工作必须由电源整流器后面的滤波电容器来完成。这个滤波电容器就像一个水库,电容器里面必须储存足够数量的电荷,在整流半波之间的空白时,使电路上的工作电压仍能保持原来的电平。

换句话说,即使在两个脉动半波之间无输入电能时,UC的电压电平也无显著的变化,这个功能是靠电容器内的储能来实现的,储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。在某种意义上,我们可以认为计算机是靠无功功率的支持,才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。因此可以说,计算机不但需要有功功率,也需要无功功率,两者缺一不可。

提高功率因数的意义

一般来说,在二端网络中,提高用电器的功率因数有两方面的意义,一是可以减小输电线路上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如发电机、变压器等)的潜力。在电网的负载一定的情况下,如果用户的用电设备的功率因数越大,那么电网的能量利用率和稳定性就越高。由于功率因数所产生的损耗是由电力部门负担的,因此使用功率因数比较高的产品,能为国家做出贡献,能提高电网的利用率。

由于我国是一个能源缺乏的国家,为了提高电器设备转换效率,我国的3C强制认证规定,凡是在中国使用的PC电源都必须电源的二级EMI电路之后、全桥整流电路之前,增加一个可以在交流电转换为直流时提高电源对市电利用率的特殊电路,这就是这就是为什么功率因数校正电路的来由了。