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每周了解几个硬件知识+PF的必要性

工程师
2024-08-13 18:53:56     打赏

照明类产品是否需要这么严格的PF(功率因数)要求,这是一个涉及多个方面的复杂问题。

一、PF值的重要性能效提升:高PF值意味着电能被更有效地转化为光能,减少了无效功率的损耗,从而提高了灯具的能效。这对于节能减排、降低用电成本具有重要意义。电网稳定性:低PF值会导致谐波电流增加,对电网造成额外的负荷压力,影响电网的稳定性。而高PF值则有助于降低这种负荷,提升电网的整体稳定性。

产品寿命:低PF值可能带来的谐波电流会加速灯具内部元件的老化,缩短灯具的使用寿命。而高PF值则有助于延长灯具的寿命,降低更换频率和成本。

二、标准制定的背景推动节能减排:随着全球能源危机的加剧和环保意识的提高,各国政府都在积极推动节能减排工作。对照明类产品提出严格的PF要求,是这一政策在照明领域的具体体现。保护电网安全:低PF值会对电网造成额外的负荷压力,影响电网的安全运行。因此,制定严格的PF标准有助于保护电网安全,防止因谐波电流过大而引发的电网故障。

促进产业升级:通过制定严格的PF标准,可以推动照明产业的技术升级和产品创新。企业为了满足标准要求,需要不断改进生产工艺和设计水平,提高产品的能效和性能。

三、实际应用中的考虑

感性负载与容性负载的互补:在工业用电场合,由于大量感性负载的存在,导致电流相位滞后于电压相位而使得PF值低下。此时,如果采用低PF值的LED照明设备(其电源呈容性),确实可以在一定程度上与感性负载形成互补,提高整体电路的PF值。然而,这种互补效果并非总是理想的,因为LED照明设备的容性并非完全可控,且可能受到其他因素的影响而发生变化。

PFC电路的应用:为了提高LED照明设备的PF值,通常会采用PFC(功率因数校正)电路。虽然这会增加一定的成本和复杂性,但可以有效提高灯具的能效和稳定性,降低对电网的负荷压力。

综合考量:在实际应用中,是否采用严格的PF要求需要根据具体情况进行综合考量。对于家庭照明等小功率应用场合,可以适当放宽PF要求;而对于工业照明等大功率应用场合,则需要严格执行PF标准以确保电网的安全和稳定。

PF的两个影响因子为相移因数和 THD,先看相移因数。相移因数是一个矢量,所以感性和容性的低相移因数在一定程度上可以抵消。

理想情况下,容性负载和感性负载的相移因数相抵消:

image.png


而电网中基本上是呈感性,所以容性设备的存在一定程度上能够补偿PF。实际负载情况是感性负载与容性负载的叠加。

实际负载情况是感性负载的与容性负载的叠加:

image.png

其实 THD也是一个矢量,不同次的谐波也在一定程度上会相互抵消掉。所以这里本书给出的一个观点是:除非所在电网只有同一种负载使用,电网此时的负载全是低 PF的LED灯具产品或是其他低功率因数的产品,这时才对电网质量有影响,不然的话,电网中的混合性负载可能会“意外”地抵消掉相移因数、THD的不利影响。当然,如果在局域区间里,一个学校或是一个办公室,这种密集使用照明设备的场合,而又没有其他感性负载时,这仍然会造成一定的问题,本书后续章节会介绍一个实例来说明这种情况。

其实,高PF的设备并不是都代表着高质量和高可靠性,这是因为一些高PF产品需要更复杂的电路设计,更多的电子元器件,而更多的元器件则会导致可靠性降低,产品成本升高,寿终时产生更多的电子废弃物,从这一点来说,与大家常知的概念有点矛盾。但大家可以释然的是,因为工程师面对的是产品设计,仍然是以技术为导向,复杂的电路设计能够有助于工程师了解更多的技术知识,然后才是系统层面的考虑。

总结:

电网负载特性的复杂性

电网中的负载确实是感性负载与容性负载的叠加。这种混合性负载在电网中相互作用,可能导致相移因数和总谐波失真(THD)的不利影响在一定程度上相互抵消。这种“意外”的抵消现象确实存在,但它并不是一种可靠或可预测的解决方案。电网的稳定性和质量需要综合考虑各种因素,包括负载类型、分布、大小以及电网的容量和稳定性等。

高PF设备的利弊

高PF设备虽然在能效和电网稳定性方面具有优势,但正如您所指出的,它们往往需要更复杂的电路设计和更多的电子元器件。这确实可能导致设备成本上升、可靠性降低以及产品寿终时产生更多的电子废弃物。因此,在追求高PF的同时,也需要权衡这些因素,确保产品的整体性能和成本效益。

工程师的角色工程师在产品设计时确实以技术为导向,复杂的电路设计能够让他们深入了解更多的技术知识。然而,他们也需要从系统层面进行考虑,包括产品的可靠性、成本、环境影响以及用户需求等。因此,工程师在设计高PF产品时,需要综合考虑各种因素,以实现产品的最优化。




专家
2024-08-14 01:22:55     打赏
2楼

感谢楼主分享


院士
2024-08-14 06:46:09     打赏
3楼

谢谢楼主的科普~!


专家
2024-08-14 07:08:17     打赏
4楼

谢谢分享


专家
2024-08-14 08:11:52     打赏
5楼

谢谢分享


专家
2024-08-14 08:47:39     打赏
6楼

交流电网的知识,就在我们身边啊。谢谢分享!


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