功率因數(shù)校正(PFC)可減少交流電源系統(tǒng)中的能源浪費和基礎(chǔ)設(shè)施壓力，從而顯著提高效率。本文介紹了功率因數(shù) (PF) 的概念，解釋了低功率因數(shù)造成的問題，并概述了 PFC 的優(yōu)勢。它還重點介紹了 RECOM 的高性能 RACPRO1 DIN 導(dǎo)軌電源，該電源具有主動 PFC 功能，可提高電源質(zhì)量和可靠性。

什么是功率因數(shù)?

交流電源系統(tǒng)的功率因數(shù) (PF) 是衡量電源使用效率的一個指標(biāo)。它是負載吸收的實際功率(以瓦為單位)與流經(jīng)電路的視在功率(以伏安為單位)之比。實際功率按電壓和電流瞬時乘積的平均值計算，代表可用于做功的實際電能。相比之下，視在功率是以電壓和電流均方根值的乘積計算的。當(dāng)能量暫時儲存在負載中并返回源時，或當(dāng)非線性負載扭曲電流波形時，視在功率就會超過實際功率。這會導(dǎo)致流經(jīng)電路的電流超過傳輸可用功率所需的電流。

完美的功率因數(shù)為 1，這意味著電壓和電流同相，所有功率都在做有用功。功率因數(shù)小于 1 意味著電壓和電流不同步，從而降低了有效功率傳輸。在交流電路中，電容性或電感性電抗會導(dǎo)致相移。對于電容性負載，電流領(lǐng)先于電壓;對于電感性負載，電流滯后于電壓。使用記憶符號 CIVIL：[電容(C)，I 超前 [在 V 之前];電感(L)，I 滯后 [在 V 之后]]。

在工業(yè)環(huán)境中，電感負載占主導(dǎo)地位。大多數(shù)工業(yè)設(shè)備(如電機、變壓器、電焊機和感應(yīng)加熱器)都依靠磁場運行，因此都是感性負載。因此，這些負載會導(dǎo)致功率因數(shù)滯后。

低功率因數(shù)有哪些問題?

在電力系統(tǒng)中，與高功率因數(shù)負載相比，低功率因數(shù)負載在提供相同的有用功率時需要消耗更多的電流。這會導(dǎo)致更大的能量損耗，對配電基礎(chǔ)設(shè)施造成更大的壓力，并需要使用更大、更昂貴的組件。此外，低功率因數(shù)還會對電氣設(shè)備本身造成不必要的壓力，可能導(dǎo)致過早故障。

例如，功率為 300 W、PF 為 0.6 的電源裝置(PSU)從電網(wǎng)中汲取 500VA 的電能，相當(dāng)于僅提供 300 W 的可用電能就需要 500 W的基礎(chǔ)設(shè)施壓力。由于功率因數(shù)罰款和基于千伏安的計費方式，低 PF 會增加公用事業(yè)成本。這些罰款尤其影響到工廠、醫(yī)院和數(shù)據(jù)中心等工業(yè)和商業(yè)設(shè)施。

什么是功率因數(shù)校正?

功率因數(shù)校正 (PFC)是改善電力系統(tǒng)功率因數(shù)的過程，使其更接近于統(tǒng)一值(1.0)。這是通過減少電壓和電流之間的相位差以及最大限度地降低諧波失真來實現(xiàn)的。

PFC 可在外部或內(nèi)部應(yīng)用于 PSU。外部校正通常采用電容器或電感器作為無源 PFC。最常見的情況是，電容器通過提供領(lǐng)先的無功功率來補償感性負載，從而減少從電源汲取的無功分量。在極少數(shù)情況下，電感器可用于抵消容性負載。無源 PFC 的主要缺點是只能提供固定補償，無法適應(yīng)負載變化。

PSU 內(nèi)部的校正通常采用主動式 PFC，即使用特殊的電力電子電路來修改電流波形，以提高功率因數(shù)。主動式 PFC 的優(yōu)勢在于它能 “即時 ”適應(yīng)負載變化。

功率因數(shù)校正的好處

在工業(yè)電源中實施 PFC 有以下幾個優(yōu)勢：

降低能源成本(避免因功率因數(shù)過低而被電力公司處罰)

降低傳輸損耗(減少電纜和變壓器中的能源浪費)

提高系統(tǒng)容量(為其他負載釋放電力)

改善電壓調(diào)節(jié)(更穩(wěn)定的供電)

延長設(shè)備使用壽命(減少過熱和對電氣元件的壓力)

高性能 RACPRO1 DIN 導(dǎo)軌電源

我們最近推出了 RACPRO1 系列 DIN 導(dǎo)軌電源，以滿足最苛刻的工業(yè)應(yīng)用需求。RACPRO1-T240,-T480 和 -T960 的功率分別為 240、480 和 960 W。這些電源具有多種 PFC 優(yōu)勢，是工業(yè)自動化和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的理想選擇。其中一些 PFC 優(yōu)勢如下：

高功率因數(shù)實現(xiàn)最高效率

RACPRO1 系列具有主動 PFC 功能，可確保高功率因數(shù) (通常大于 0.9)。

這最大限度地減少了能源浪費，優(yōu)化了電源使用，降低了不必要的電流消耗。

降低能源成本和公用事業(yè)罰款

高功率因數(shù)意味著減少無功功率，從而降低傳輸損耗。

許多公用事業(yè)公司會對低功率因數(shù)進行處罰，因此使用 RACPRO1 電源有助于避免額外費用。

減少對電氣基礎(chǔ)設(shè)施的壓力

通過提高功率因數(shù)，RACPRO1 電源可降低電流需求，從而使布線、變壓器和斷路器的體積更小。

從而降低了安裝成本，提高了電氣系統(tǒng)的效率。

增強系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能

由于系統(tǒng)中循環(huán)的無功功率減少，電壓調(diào)節(jié)得到改善，從而使連接設(shè)備的運行更加穩(wěn)定可靠。

有助于防止電壓驟降、閃爍和電氣元件過熱。

符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

符合 IEC 61000-3-2 和其他有關(guān) PFC 和減少諧波的國際標(biāo)準(zhǔn)，確保全球應(yīng)用的兼容性。

支持關(guān)鍵任務(wù)工業(yè)自動化

高效率和更高的電源質(zhì)量使 RACPRO1 電源成為 PLC 系統(tǒng)、過程控制和自動化機械的理想之選，在這些應(yīng)用中，穩(wěn)定的性能至關(guān)重要。

緊湊可靠的 DIN 導(dǎo)軌設(shè)計

盡管集成了 PFC，RACPRO1 電源仍保持緊湊，便于安裝在空間有限的控制面板中。

高平均無故障時間(MTBF)確保了在苛刻環(huán)境下的長期可靠性。

此外，主動浪涌電流限制和大于 0.9 的 PFC 可減少對保險絲和斷路器的壓力。最先進的 PFC 技術(shù)只是 RACPRO1 系列為工業(yè) PSU 樹立新標(biāo)準(zhǔn)的方式之一。

其他電源

RECOM AC/DC、DC/DC 和 EMC 知識手冊廣泛收集了成功實施 AC/DC 電源設(shè)計所需的經(jīng)驗和知識。

此外，RECOM 的“交流/直流電源的能源效率"：生態(tài)設(shè)計法規(guī)是由政府或監(jiān)管機構(gòu)制定的一套標(biāo)準(zhǔn)和指南，旨在確保產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)最大限度地減少對環(huán)境的影響。這些法規(guī)主要側(cè)重于通過減少浪費、排放和資源消耗來提高能源效率和促進可持續(xù)發(fā)展。

RACPRO1 網(wǎng)頁提供了有關(guān)這一令人振奮的全新 DIN 導(dǎo)軌安裝式電源系列的更多信息。