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也谈灯具的功率因素(PFC)

导读: 前段时间在网上闲逛,看到一篇《灯具PFC功能》的文章,大致阅读了一下,感觉对PFC的解说不是很清晰,笔者恰好对PFC有那么一知半解,也不妨拿出来弄一“斧”。

                                           文/邓柏龙(浙江星碧照明科技有限公司)

        前段时间在网上闲逛,看到一篇《灯具PFC功能》的文章,大致阅读了一下,感觉对PFC的解说不是很清晰,笔者恰好对PFC有那么一知半解,也不妨拿出来弄一“斧”。    

        灯具中的一个非常重要的参数——功率因素(PFC)往往容易被人们忽略,那么什么是功率因素,功率因素有什么意义呢?

        1、功率因素

        功率因数表征着灯具输出有功功率的能力。功率是能量的传输率的度量,在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。在交流系统里则要复杂些:即有部分交流电流在负载里循环不传输电能,它称为电抗电流或谐波电流,它使视在功率( 电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。视在功率和实际功率的不等引出了功率因素,功率因素等于实际功率与视在功率的比值。所以交流系统里实际功率等于视在功率乘以功率因素。 即:功率因素=实际功率/视在功率。只有电加热器和灯泡等线性负载的功率因素为1,许多设备的实际功率与视在功率的差值很小,可以忽略不计,而像容性设备如灯具的这种差值则很大、很重要。最近美国PC Magazine 杂志的一项研究表明灯具的典型功率因素为0.65,即视在功率(VA)比实际功率(Watts)大50%!  

        2、视在功率

        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。式中,S是额定输出功率,单位是VA(伏安);U是额定输出电压,单位是V, 如220V、380V等;I是额定输出电流,单位是A。视在功率包括两部分:有功功率(P)和无功功率(Q)。有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮、使电机转动、使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量,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,孰不知有功功率只是视在功率的一部分,用式表示:P=Scosθ=UIcosθ=UI•F。式中,P是有功功率,单位是W(瓦);F=cosθ被称为功率因数,而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率,用式表示:Q=Ssinθ=UIsinθ。式中,Q为无功功率,单位是var(乏)。    

        对于灯具和其它一切靠直流电压工作的电子电路,离开无功功率是根本无法工作的。一般用户都认为灯具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!于是他们当然就认为功率因数为1的灯具最好。因为它能给出最大输出功率。然而,实际情况并非如此。    
假如有一灯具,当交流市电输入后进行整流,就得到脉动直流电压,若不将脉动电压进行任何加工,就直接提供给灯具,毫无疑问,电路根本无法正常工作。虽然这时灯具的功率因数接近于1,可这又有何用呢。为了让灯具电路能正常工作,必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在灯具整流器后面的滤波电容器C来完成。这个滤波器就像一个水库,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不间断,能保持正常电平。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。所以说,灯具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使用的。因此可以说,灯具不但需要有功功率,也需要无功功率,两者缺一不可。
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