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你知道功率因数有正另有负吗?

一. 什么是功率因数?
  我们知道,在电工里,全部的电压和电流都是正弦波,由于是正弦波以是就可以很方便地用矢量来表现。而在现实的电力体系里,负载不愿定是纯阻,也便是说,电流不愿定是和电流同相,要是是纯电感,那么电流就会落伍于电压90度,要是是纯电容,那么电流就会领先电压90度。如果不是纯电感大概纯电容,那么就会有一个相角φ,这个φ大概是正,也大概是负,取决于负载的性子。感性负载φ为正,容性负载φ为负。
用矢量表现的正弦波的电压和电流
  对付感性负载或是容性负载由于电流和电压不是同相,就会出现有功功率和无功功率两种差另外功率。所谓有功功率便是指和电压同相的电流分量和电压的乘积,所谓无功功率便是指和电压垂直的电流分量和电压的乘积。而有功功率现实上便是电流矢量在电压矢量上的投影,这个投影便是把电流矢量乘以它和电压夹角的余弦,也便是Cosφ,并且把这个Cosφ称之为功率因数。当φ为0度时,Cosφ就即是1,也便是纯阻。感性负载时,0 Cosφ 1;而在容性负载时,0 Cosφ -1。以是功率因数是肯定有正有负的!并且这是果断负载是容性照旧感性的紧张标记!功率因数也便是Cosφ,Cosφ便是功率因数,这是天经地义的事。
  在电力体系里,盼望全部负载都是纯阻,然而现实上是不大概的,而一旦Cosφ不即是1,此中的无功分量并不是真的无功,纵然是完全和电压成直角的电流I,当它流过电线时仍旧有I2R的消耗。以是在电力体系里是要想方想法地把功率因数举行校正,使其尽大概靠近1。由于现实的电力体系的负载有很大一部门是电动机,它是一种感性负载,为了对这种感性负载举行赔偿,通常接纳在电力变压器的次级并联一个大电容的要领,就可以很有用地举行赔偿。以是对付电力体系他们并不太在乎功率因数题目,由于是很容易赔偿的。
  二. 电子体系的功率因数
  在电子体系里有许多电子器件,而险些全部有源电子器件都是要求直流供电的,而在一样通常的市区或工场都是接纳交换电作为电源。以是险些全部的电子体系里都必要有一个整流器来把交换整成直流,通常在背面还要加一个电解电容来滤波。
   整流器和电解电容
  这种电路由于包罗有整流二极管,以是现实上是一种非线性电路,这可以从它的电源和电流的波形看出,这时间的电压和电流波形如图3所示。
 整流器的电压和电流的波形
  显然,只管电压照旧正弦波,但是电流却酿成了脉冲波。 对付这种非线性体系,原来就很难来界说它的功率因数,由于功率因数原来是从线性体系里得来的。还好大多数电子体系都是家用小型电器,它对付大的电力体系影响不大。以是其时国度划定75瓦以下的电子体系不要求功率因数。这也是很公道的。乃至于到如今为止,美国的能源之星对付一样通常的照明体系还划定了100W以下不要求功率因数。
  在荧光灯出现的时间,从来没有提出过什么功率因数的要求,以是接纳电感镇流的平凡日光灯的功率因数在0.5左右,已往也没有任何划定来限定。
  然而到了节能灯国度就划定了15W以下不要求功率因数,但是由于大多数节能灯都是在15W以下,以是这个划定对付节能灯的大范围推广没有什么影响。到了LED却划定了5W以下才不要求功率因数。彷佛对付节能结果越好的灯具,对PF的要求就越苛刻!这着实是很难明白的!
  由于如今对小功率的LED的功率因数有划定了,那么对这种非线性体系的功率因数总应该有个界说。要否则怎么来测试?然而,要对非线性体系的功率因数做个界说着实是太难了。为此,许多人提出了种种发起:
  1. 使用电流的基波和电压之间的相位差的余弦作为功率因数。但是由于电流的基波是从傅氏变更得来的,傅氏变更只能比及它的幅度,而不克不及得到它的相位,相位是相对的,必须有一个比较才可以大概得到相位。而在做傅氏变更时并没有把电压的相位作为基准,以是得到的结果也没有相位。以是这种发起是无法实现的。
  2. 把电流的过零点作为电流的肇始相位,把这个相位和电压的相位差的余弦作为功率因数。但是由于电流的波形并不是正弦波,而是脉冲波。以是把一个脉冲波的过零点作为其肇始相位也是没有原理的。
  3. 末了终于有人想出一个很委曲的界说,便是把功率因数界说为有功功率和无功功率之比。
  PF = 有功功率/无功功率
  固然在正弦波的线性体系里,要是用这个界说,至少在绝对值上是和Cosφ的绝对值是一样的。有功功率便是把电流投影到电压轴上再乘以电压值。而无功功率便是直接把电流矢量和电压矢量相乘而不思量其相位差。显然,在线性体系里其绝对值是和Cosφ的绝对值是同等的,但是这种比值倒是没有正负号的。
  并且,怎样在一个非线性体系里界说有功功率和无功功率也是一个很大的题目。
  如今大多数是接纳如下的公式:
  此中
  称为相位因素
  至于什么是相位因素就无人答复了。由于这个相位是无法得出的。
  并且要是在非线性体系里用这个界说也就丢失了功率因数Cosφ的正负号,由于功率是没有负功率的。由于全部的数字式功率因数计都接纳了这个界说,结果也就丢失了正负号。没有正负号的功率因数也失去了订定功率因素的基础意义!
  三. 实测的功率因数
  我们如今就来看一下真实天下里的功率因数环境。正由于此中的视在功率是很难界说的,也是很难测定的,以是就出现了接纳差另外仪器测出的结果纷歧样。举例来说,有一个11瓦的球泡灯,此中接纳了桥式整流器加上10uF电解电容,接纳三种仪器丈量,测出的结果如下:
  三种仪器测试偏差高达8%以上,完全不像测电压测电流测功率那么精准!
  这么大的偏差,如果要求PF肯定要大于0.5,那么只要接纳同惠的功率因数计,但是如果检测方肯定要对峙接纳远方的测试数据那就不及格了。如许的结果的确是使人们无所适从
  想来想去应该接纳电工体系里经官方认证的最经典的Cosφ计来测,其结果才最具有权势巨头性。并且Cosφ测试仪不像数字测试仪,还可以大概得出正负号的。
  四. 指针式功率因数计
  细致搜刮一下可以发明正式电力体系接纳的功率因数计大多数是指针式的,这种功率因数计也称为Cosφ计。有单相的,也有三相的。这种电动式的动圈式功率因数表的转动线圈改为二个垂直的动圈。电表的磁场由负载电路中的电流孕育发生。垂直的动圈分别为A和B,A线圈串接电阻后与负载线路并联,B线圈串接电感后与负载线路并联,因此B线圈的电流会较A线圈落伍。在功率因数为1时,A线圈的电流会和负载电流同相,因此A线圈会孕育发生最大的力矩,使功率因数表的指针指向1.0的刻度。若功率因数为0时,B线圈的电流会和负载电流同相,因此B线圈会孕育发生力矩,使功率因数表的指针指向0的位置。若功率因数界于0和1之间,会依二个线圈孕育发生力矩的巨细决定末了指针的位置。其形状如下。
指针式功率因数计 测试时的毗连
  我们对一个102W的LED光引擎接纳了数字式和指针式两种功率因数计,其测试结果如下:
光引擎的整流器(接纳124uF电解电容) 带恒流源的102W光引擎
  接纳数字式功率和功率因数计所得结果和接纳指针式功率因数计测得结果完全差别。
  数字式测得PF = 0.6590 指针式测得PF = +0.9
  这个结果黑白常令人惊喜的,由于不必要加任何功率因数赔偿就可以得到+0.9 的功率因数!并且这是最权势巨头的结果,也是应该得到官方的认可的。

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点击次数:  更新时间:2015-05-22 15:35:17