Apakah itu Faktor kuasa? Maklumat Utama Faktor Kuasa Pencahayaan LED

IPendahuluan

Faktor kuasa ialah nisbah kuasa berguna (iaitu hasil darab voltan dan arus) kepada kuasa nyata, dan nilainya berkisar antara 0 hingga 1. Biasanya, faktor kuasa pencahayaan LED boleh mencapai 0.95, atau bahkan 0.97 hingga 0.99, jadi ia tidak mendapat perhatian sebanyak parameter lain dalam industri (contohnya, kecekapan cahaya, watt, lensa, dan sebagainya)..

Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa lampu tradisional di pasaran serta beberapa lampu LED dengan faktor kuasa rendah. Peralatan ini menambah beban arus pada grid, memerlukan penggunaan wayar tembaga yang lebih tebal untuk mengurangkan masalah pemanasan beban berlebihan pada talian dan kejatuhan voltan, yang menyebabkan kos pembinaan perbandaran menjadi lebih tinggi. Walaupun sesetengah negara dan wilayah mengenakan bayaran tambahan untuk kuasa reaktif, kami percaya adalah perlu untuk meningkatkan faktor kuasa bekalan elektrik.

Sebelum itu, kita perlu memahami apa itu faktor kuasa dan kepentingannya. Kita juga perlu mengetahui dalam keadaan apa LED berfungsi dengan lebih baik dari segi faktor kuasa, kerana lampu LED tidak selalu mempunyai faktor kuasa yang tinggi.

Apakah faktor kuasa?

Faktor kuasa ialah nisbah kuasa aktif (iaitu hasil darab voltan dan arus) kepada kuasa nyata dalam litar arus ulang-alik. Ia adalah parameter penting untuk mengukur kecekapan peralatan elektrik dan kualiti sistem kuasa. Kuasa aktif ialah kuasa dalam sistem yang sebenarnya digunakan untuk melakukan kerja, manakala kuasa nyata ialah jumlah kuasa dalam sistem, termasuk kuasa aktif dan kuasa reaktif (kuasa yang disebabkan oleh perbezaan fasa antara arus dan voltan, yang biasanya tidak menghasilkan kerja berguna).

Dengan formula faktor kuasa (faktor kuasa = kuasa aktif / kuasa nyata), kita tahu bahawa nilai faktor kuasa adalah antara 0 dan 1, yang juga merangkumi faktor kuasa pencahayaan LED.

Untuk beban semata-mata rintang, faktor kuasa adalah sama dengan 1, yang bermaksud voltan dan arus berada dalam fasa. Ini bermakna semua arus digunakan untuk melakukan kerja berguna dan tiada pembaziran. Walau bagaimanapun, bagi beban induktif (contohnya motor, trafo, dan lain-lain) dan beban kapasitif (contohnya kapasitor, dan lain-lain), arus tertinggal atau melebihi voltan, yang menyebabkan sebahagian kuasa tidak digunakan dengan berkesan, dan faktor kuasa akan lebih rendah daripada 1. Faktor kuasa yang rendah bermakna terdapat sejumlah besar kuasa reaktif dalam litar, yang akan meningkatkan kerugian bekalan kuasa dalam talian dan mengurangkan penggunaan peralatan.

Oleh itu, meningkatkan faktor kuasa membantu mengurangkan penggunaan kuasa grid dan meningkatkan kecekapan peralatan serta kualiti bekalan kuasa. Dalam amalan, faktor kuasa boleh dipertingkatkan melalui pampasan kuasa reaktif, pengoptimuman mod operasi peralatan dan langkah-langkah lain.

Faktor kuasa pencahayaan LED – kuasa aktif dan reaktif

Mengapa kita mengambil berat tentang faktor kuasa?

Faktor kuasa amat penting dalam sistem kuasa. Pada pendapat kami, kepentingannya terutamanya tercermin dalam aspek-aspek berikut:

1. Peningkatan penggunaan tenaga:

Dengan faktor kuasa yang tidak diperbetulkan (iaitu, faktor kuasa yang terlalu rendah), terdapat kehilangan kuasa reaktif yang banyak dalam sistem kuasa. Kuasa yang tidak berguna ini tidak terus ditukar menjadi tenaga mekanikal atau terma yang berguna apabila mengalir dalam litar, tetapi ia menjana arus tambahan dalam peralatan elektrik. Arus tambahan ini memanaskan rintangan di dalam peralatan, sekali gus meningkatkan penggunaan tenaga peralatan tersebut. Sebaliknya, meningkatkan faktor kuasa mengurangkan kerugian kuasa reaktif dan dengan itu meningkatkan penggunaan tenaga.

2. Kurangkan beban pada grid:

Meningkatkan faktor kuasa pencahayaan LED mengurangkan kuasa reaktif dalam grid, sekali gus mengurangkan beban pada grid. Ini penting untuk operasi sistem kuasa yang stabil dan membantu mengelakkan masalah seperti beban berlebihan dan kerosakan dalam grid. Sebaliknya, faktor kuasa yang rendah boleh menyebabkan arus berlebihan dalam grid, yang seterusnya menjejaskan kestabilan sistem kuasa.

3. Menjejaskan prestasi peralatan:

Faktor kuasa yang tinggi memanjangkan hayat peralatan elektrik dan mengurangkan pembaziran tenaga. Apabila faktor kuasa terlalu rendah, sejumlah besar kerja sia-sia dihasilkan dalam litar, menyebabkan pemanasan teruk pada peralatan elektrik. Kedua-dua peralatan grid dan peralatan pengguna kuasa tidak menyukai persekitaran suhu tinggi. Suhu yang berlebihan mempercepatkan penuaan komponen, menyebabkan penurunan prestasi atau kerosakan. Dengan kata lain, faktor kuasa rendah bukan sahaja membazir tenaga, tetapi juga merosakkan peralatan.

Faktor kuasa rendah disebabkan oleh beban yang berbeza.

Faktor kuasa rendah terutamanya disebabkan oleh penggunaan komponen induktif dan kapasitif. Peralatan boleh diklasifikasikan sebagai beban induktif dan kapasitif bergantung kepada bilangan elemen induktif dan kapasitif. Peralatan dengan lebih banyak komponen induktif adalah beban induktif, manakala peralatan dengan lebih banyak komponen kapasitif adalah beban kapasitif.

Beban semata-mata rintang

Selain beban induktif dan kapasitif, terdapat beberapa peranti, peralatan, dan lampu yang bersifat semata-mata rintang (iaitu beban ohmik tulen). Ia merujuk kepada beban di mana litar hanya mengandungi komponen rintang. Apabila diberi kuasa, litar hanya menghasilkan tenaga haba dan cahaya dan tidak menukarkan tenaga elektrik kepada bentuk tenaga lain. Pada beban semata-mata rintang, arus dan voltan berubah secara serentak, iaitu mereka berada dalam fasa. Ini bermakna tiada perbezaan fasa antara arus dan voltan dan oleh itu faktor kuasa adalah sama dengan 1.

Contoh tipikal beban semata-mata rintang ialah lampu pijar. Apabila lampu pijar dinyalakan, tenaga elektrik terutamanya ditukar menjadi haba dan cahaya, di mana haba dijana akibat laluan arus melalui wayar rintang. Oleh kerana lampu pijar adalah beban semata-mata rintang, faktor kuasa mereka hampir dengan 1, yang bermaksud lampu pijar dapat menggunakan tenaga elektrik dengan cekap dan menukarnya menjadi cahaya/haba tanpa menjana banyak kuasa reaktif. Sudah tentu, ini tidak bermakna lampu pijar mempunyai kecekapan cahaya tertinggi.

beban induktif

Beban induktif ialah beban yang mengandungi sejumlah besar komponen induktif dalam litar dan merupakan salah satu punca utama faktor kuasa yang rendah pada peralatan. Beban induktif termasuk motor, trafo, dan induktor, dan lain-lain, yang menjana medan magnet semasa operasi yang menyebabkan arus tertinggal di belakang voltan. Penurunan ini menyebabkan perbezaan fasa antara arus dan voltan, yang mengurangkan faktor kuasa. Contoh tipikal beban induktif ialah lampu HID, yang ballast elektromagnetnya secara semula jadi bersifat induktif, menghasilkan faktor kuasa yang biasanya sekitar 0.7 atau bahkan di bawah 0.5. Lampu LED juga tergolong dalam kategori ini, walaupun pencahayaan LED boleh mempunyai faktor kuasa 0.97.

Beban induktif dan kapasitif

beban kapasitif

Beban kapasitif ialah beban yang mempunyai sejumlah besar elemen kapasitif dalam litar. Tidak seperti beban induktif, beban kapasitif (seperti kapasitor) menyebabkan arus mendahului voltan, sekali gus meningkatkan faktor kuasa. Walau bagaimanapun, jika reaktansi kapasitif terlalu besar sehingga ia melebihi reaktansi induktif, arus akan mendahului voltan dengan sudut fasa yang besar, sekali gus mengakibatkan penurunan faktor kuasa. Seringkali, kapasitor ditambah pada peranti seperti pengawal LED untuk mengimbangi kuasa reaktif dan meningkatkan faktor kuasa pencahayaan LED.

Asas Faktor Kuasa

Dalam dua bahagian sebelumnya, kita telah mempelajari bahawa kehadiran komponen induktif dan kapasitif dalam peralatan boleh menyebabkan penurunan faktor kuasa peralatan, jadi apakah sebab-sebab khusus? Berikut kami menerangkan konsep asas dengan cara yang lebih umum.

Apabila beban induktif (iaitu komponen yang menjana medan magnet, seperti motor, trafo, dan induktor) hadir dalam sesuatu peranti, arus yang mengalir melalui peranti-peranti ini menjana medan magnet untuk menyimpan tenaga. Jika kita membayangkan medan magnet sebagai baldi dan arus sebagai air, apabila kita menghidupkan paip, air mula mengalir ke dalam baldi, tetapi baldi itu tidak segera penuh.

Ini kerana air mengambil masa untuk mengalir dan mengisi baldi. Begitu juga, apabila arus mengalir melalui beban induktif, ia menghasilkan medan magnet di dalam beban itu, tetapi medan ini mengambil masa untuk terbentuk. Arus yang timbul akibat pembentukan medan magnet ini dipanggil “arus reaktif induktif”.

Arus ini sebenarnya tidak ditukar menjadi tenaga berguna untuk beban, tetapi disimpan dalam medan magnet. Terdapat perbezaan fasa antara arus ini dan voltan, iaitu voltan telah mula berubah, tetapi arus belum mencapai magnitud perubahan voltan.

Pada beban induktif, komponen-komponen ini (contohnya motor elektrik) boleh menyebabkan peningkatan penggunaan tenaga pada grid, walaupun motor itu sendiri tidak menggunakan banyak tenaga. Ini kerana beban induktif menggunakan kuasa reaktif selain kuasa aktif. Kuasa reaktif tidak digunakan secara langsung untuk melakukan kerja, tetapi untuk mengekalkan medan magnet di dalam peranti.

Disebabkan kehadiran beban induktif, arus beredar dalam sistem, menyebabkan jumlah tenaga (kuasa nyata) dalam sistem meningkat. Oleh kerana beban induktif menggunakan kuasa reaktif, grid perlu membekalkan lebih banyak arus untuk memenuhi keperluan peralatan. Ini menyebabkan peningkatan penggunaan tenaga oleh grid, walaupun motor itu sendiri tidak menggunakan begitu banyak tenaga.

Oleh itu, kesan kuasa reaktif perlu diambil kira semasa mereka bentuk dan mengendalikan beban induktif untuk meningkatkan kecekapan peralatan dan mengurangkan penggunaan tenaga grid.

Faktor-faktor yang mempengaruhi faktor kuasa dalam pencahayaan LED

Dalam dua bahagian sebelumnya, kami menerangkan apa itu faktor kuasa, mengapa ia penting dan bagaimana perbezaan faktor kuasa mempengaruhi grid. Dalam bahagian ini, kami menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi faktor kuasa lampu LED.

Penggunaan bekalan kuasa berkualiti rendah

Sebagai komponen utama lampu, bekalan kuasa LED mempunyai kesan yang ketara terhadap faktor kuasa lampu LED. Ini disebabkan terdapat lebih banyak komponen induktif dalam bekalan kuasa berbanding mana-mana bahagian lain lampu tersebut. Walau bagaimanapun, pengawal LED daripada pelbagai pengeluar bekalan kuasa berbeza dengan ketara dari segi prestasi faktor kuasa mereka.

Sebagai contoh, faktor kuasa bekalan kuasa siri Infinity EUM boleh mencapai 0.97 atau lebih tinggi, manakala bekalan kuasa siri MOSO MXG hanya dapat mencapai 0.95. Berbagai siri pengawal LED daripada pengeluar yang sama juga sangat berbeza dari segi prestasi faktor kuasa mereka. Sebagai contoh, bekalan kuasa D4i daripada Igor EBS-080S105BT2 boleh mencapai faktor kuasa 0.98.

Bekalan kuasa yang dilaras dengan buruk

Faktor kuasa bekalan kuasa yang sama berbeza dengan ketara dalam pelbagai konfigurasi lampu. Di sini konfigurasi lampu utama bergantung kepada tahap kesesuaian antara beban lampu dan pengawal LED. Daripada jadual di bawah, kita dapat melihat bahawa semakin kecil beban lampu, semakin teruk nilai PF. Sebagai contoh, EUM-075S105DG, apabila beban lampu adalah 72W (kuasa lampu keseluruhan ialah 80W), PF boleh mencapai 0.97. Jika beban lampu dikurangkan kepada 60W, PF akan menurun kepada 0.96, dan jika terus dikurangkan kepada 50W, PF akan menurun kepada 0.95 atau lebih rendah lagi. Perkara yang betul untuk dilakukan pada ketika ini ialah menggunakan bekalan kuasa EUM-050 untuk mengawal modul LED yang sepadan bagi mendapatkan nilai PF yang lebih baik.

Faktor kuasa pengawal LED

Penggunaan fungsi penggelapan

Fungsi pengelapan dalam lampu LED digunakan secara meluas. Walaupun pengelapan boleh menjimatkan tenaga, kita juga perlu memberi perhatian kepada kesannya terhadap faktor kuasa (PF). Dalam pencahayaan jalan raya, lampu jalan LED akan mengurangkan kuasa untuk meminimumkan pencahayaan berlebihan apabila trafik berkurangan selepas tengah malam. Satu lagi contoh ialah dalam pencahayaan gudang, di mana lampu industri LED menyesuaikan keluaran mereka berdasarkan sama ada ruang itu diduduki atau tidak untuk mengurangkan pencahayaan yang tidak perlu.

Biasanya, apabila permintaan pencahayaan rendah, lampu LED akan mengurangkan kuasa dengan mengubah keluaran pengawal LED untuk menjimatkan tenaga, iaitu dengan mengurangkan kuasa keluaran pengawal LED. Daripada perkara kedua, kita dapat memahami bahawa dalam kes ini, faktor kuasa lampu LED mungkin berkurang. Disyorkan agar dalam kes ini, pengurangan kuasa tidak melebihi 50%. Jika pengurangan kuasa melebihi 50%, keseimbangan antara penjimatan tenaga dan nilai faktor kuasa diperlukan.

Ringkaskan

Faktor kuasa adalah parameter penting untuk mengehadkan kuasa reaktif dalam peralatan elektrik; ia merupakan petunjuk perbandingan antara kuasa sebenar, kuasa nyata dan kuasa reaktif dalam peralatan tersebut. Pengawal LED menunjukkan prestasi yang lebih baik dari segi faktor kuasa kerana penggunaan pembetul faktor kuasa dalaman (PFC).

Pelbagai pembekal pengawal LED mempunyai keupayaan berbeza dalam bidang ini dan pengeluar lampu LED dinasihatkan untuk menyiasat mereka. Pada masa yang sama, kita harus cuba mengelakkan faktor kuasa yang rendah disebabkan konfigurasi peralatan yang tidak munasabah (beban terlalu rendah).

Selain itu, nilai faktor kuasa lampu LED di bawah beban penuh dan sistem penggelapan berbeza dengan ketara. Walau bagaimanapun, kami percaya bahawa faktor kuasa pencahayaan LED yang lebih rendah tidak menjadi masalah semasa penggelapan berbanding arus input yang digunakan.