Fundamentos do fator de potência e eficiência
Os engenheiros que trabalham com fontes de alimentação externas (EPS) não são estranhos às medições de eficiência.erros comuns podem ser cometidos ao medir a potência no lado AC da fonte de alimentaçãoEssas armadilhas comuns incluem a medição incorreta ou a ignorar completamente o fator de potência ao calcular a potência de entrada de potência, resultando em medições de eficiência incorretas.Vamos rever os fundamentos do fator de potência e eficiência e, em seguida, fornecer orientação sobre como incluir fator de potência ao medir ACEficiência de energia de CC.
Fator de potência e eficiência, uma revisão
A eficiência (η) é a relação entre a potência de saída e a potência de entrada:
Equação 1: Eficiência
No contexto de uma fonte de alimentação externa (EPS) que lida com corrente contínua,a potência de saída é calculada simplesmente multiplicando a tensão de saída pela corrente de saída, fornecendo rapidamente o numerador para a equação.
Cálculo da potência de saída
Calcular a potência de saída de um EPS, que é dc é simplesmente a tensão de saída multiplicada pela corrente de saída:
Equação 2: Potência de saída
A equação 2 calcula a potência de saída de corrente contínua (dc) (P_dc) de uma fonte de alimentação elétrica (EPS) multiplicando a tensão de saída (V_dc) pela corrente de saída (I_dc),Resultando na potência medida em watts (W).
Compreender o fator de poder
Um erro comum é aplicar este mesmo cálculo para obter a potência de entrada.no caso de adaptadores externos, o produto volt-ampere nunca será igual à potência real.que está relacionado com a potência real através de um termo chamado Fator de Potência (PF):
Equação 3: Poder aparente
A equação 3 calcula a potência aparente (S) em volts-amperes (VA) multiplicando a raiz média quadrada (rms) da tensão (Vrms) pela corrente rms (Irms).
Definição do fator de potência
Por definição, o fator de potência é a relação entre a potência real e a potência aparente, onde a potência aparente é o produto da tensão rms e da corrente rms.Somente quando o fator de potência é igual a 1, o produto volt-ampere é igual à potência real:
Equação 4: Fator de potência
Fator de potência de medição
A melhor maneira de medir o fator de potência é usar um medidor de potência como o mostrado na Figura 1 abaixo.Assim, o fator de potência não precisa ser considerado ao calcular a eficiênciaAlém da potência real, estes medidores podem medir o fator de potência, THD, a corrente para cada harmônico, e muito mais.Enquanto os adaptadores externos de baixa potência não têm fatores de potência definidos ou limites harmônicos, as fontes de alimentação mais elevadas têm limites regulamentares específicos para o teor harmónico e o fator de potência.A norma EN 61000-3-2 especifica limites para a corrente harmônica até e incluindo a 39a harmônica.Para medir a corrente harmónica de uma fonte de alimentação, é essencial um contador de potência.
Figura 1: Medidor de potência WT210 com medições correspondentes às formas de onda
Fator de potência nas fontes de alimentação
Pode-se pensar que o impacto de omitir o fator de potência resultará apenas num pequeno erro e/ou que o fator de potência de um adaptador externo não pode ser tão mau.sem correção do fator de potência, o factor de potência de um adaptador externo pode facilmente ser tão baixo quanto 0,5 a uma carga nominal.levando a resultados incorretosMesmo que a fonte de alimentação tivesse uma eficiência real de 100%, esta medição mostraria apenas 50%.
Além da inclusão geral do factor de potência nos cálculos de eficiência, é importante notar que o factor de potência é dependente da linha e da carga.como o nível VI do DoE, exigem que a eficiência seja medida em vários pontos (25%, 50%, 75% e 100% de carga) tanto em tensões de linha altas como baixas.Em seguida, deve ser re-medido para cada uma destas condições..
Medidores de potência para testes precisos de eficiência
Décadas de regulamentação cada vez mais rigorosa fizeram dos testes de eficiência um dos factores mais importantes na selecção e qualificação de fontes de alimentação.A falta de experiência no tratamento de circuitos AC pode levar os engenheiros de ensaio a omitir ou calcular incorretamente o fator de potênciaQuando se testam adaptadores externos ou qualquer fonte de alimentação AC-DC, o melhor método para calcular a potência real é através do uso de um medidor de potência.Estes dispositivos não só medem a potência real diretamente, mas podem medir a corrente associada aos harmônicos individuais e fornecer uma imagem completa da entrada de alimentação.
O fator de potência está na lista de preocupações para os projetistas de praticamente todos os dispositivos que obtêm energia significativa de uma tomada de rede, bem como para os engenheiros nos setores elétricos pesados.O objectivo do factor de potência, com base na legislação, mais a eficiência, o custo dos componentes e o volume/espaço da placa devem ser considerados.
A KSPOWER desenvolveu a correção do fator de potência ativo na grande maioria das suas fontes de alimentação ac-dc de 105 W e acima para facilitar a implementação e garantir a conformidade para os OEM.
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