ตัวประกอบกำลัง LED: แยก PF ประสิทธิภาพไดรเวอร์ และการใช้พลังงาน
ศึกษาเรื่องนี้ได้จาก HOYUWO LED โคมไฟสองรุ่นที่มีวัตต์เท่ากันอาจดึงกระแสจากโครงข่ายต่างกัน การทำความเข้าใจสาเหตุต้องอ่าน PF ฮาร์มอนิก และเงื่อนไขทำงานร่วมกัน ตัวประกอบกำลังไม่ใช่เปอร์เซ็นต์พลังงานที่แปลงเป็นแสงหรือประสิทธิภาพไดรเวอร์ แต่เป็นอัตราส่วนกำลังจริงต่อกำลังปรากฏที่ต้องการ
ตัวประกอบกำลังของหลอด LED คืออะไร?
หากไดรเวอร์ทำให้รูปคลื่นกระแสผิดเพี้ยน อย่าใช้มุมเฟสขององค์ประกอบพื้นฐานแทนตัวประกอบกำลังรวม PF = P/S คืออัตราส่วนกำลังจริงต่อกำลังปรากฏ จะเท่ากับ cos φ เฉพาะภายใต้เงื่อนไขรูปคลื่นไซน์ที่เกี่ยวข้อง ตรวจสอบว่าการวัดแทนสภาวะทำงานใด
เมื่อแรงดันเท่ากัน หากต้องการกำลังจริงเท่าเดิม PF ที่ลดลงจะต้องใช้กระแส RMS สูงขึ้น ค่า 1 ของโหลดความต้านทานอุดมคติเป็นจุดอ้างอิงเชิงแนวคิด วงจรอิเล็กทรอนิกส์และวงจรเหนี่ยวนำอาจมีพฤติกรรมต่างกัน
PF ไม่ได้วัดการแปลงพลังงานภายในไดรเวอร์ เมื่อมีฮาร์มอนิก การอธิบายผลทั้งหมดด้วยกำลังรีแอกทีฟของรูปคลื่นไซน์ก็ไม่เพียงพอ ที่กำลังจริงและแรงดันเท่ากัน PF ต่ำลงต้องใช้กระแส RMS สูงขึ้น จึงอาจเพิ่มการสูญเสียหรือภาระของตัวนำและอุปกรณ์
สำหรับประสิทธิภาพ ให้เปรียบเทียบกำลังขาออกกับกำลังจริงขาเข้า PF = 0.95 ไม่ได้หมายถึงประสิทธิภาพไดรเวอร์ 95% อย่าใช้ตัวประกอบกำลังของขาเข้า AC บรรยายขาออก DC เพราะปริมาณและขอบเขตต่างกัน
ประสิทธิภาพไดรเวอร์กับตัวประกอบกำลัง LED ต่างกันอย่างไร?
แยกอัตราส่วนสองค่านี้ในการประเมินระบบ PF = Pขาเข้า/Sขาเข้า แสดงตัวประกอบกำลัง ส่วนประสิทธิภาพบอกว่าสัดส่วนเท่าใดของกำลังจริงขาเข้าไดรเวอร์ถูกส่งไปยังโหลดขาออก อัตราส่วนที่คำนวณด้วยกำลังจริงคือ η = Pขาออก/Pขาเข้า.
ขอเงื่อนไขโหลด แรงดัน และอุณหภูมิสำหรับค่าประสิทธิภาพและ PF ค่าหนึ่งสูงไม่ได้หมายความว่าอีกค่าจะสูงด้วย ไดรเวอร์อาจให้ค่าผสมกันได้หลายแบบ
คำนวณตัวประกอบกำลัง LED อย่างไร?
สำหรับเฟสเดียว ใช้ S = VRMS × IRMS เพื่อคำนวณกำลังปรากฏหน่วย VA นำกำลังจริงที่วัดเป็น W หารด้วยค่านี้เพื่อหา PF ไม่สามารถนำกำลังจริงและกำลังรีแอกทีฟมาบวกแบบเลขคณิตเพื่อหากำลังปรากฏได้
สำหรับกำลังปรากฏ ให้วัดค่า RMS ของแรงดันและกระแสที่ขาเข้าเดียวกัน สำหรับกำลังจริง ใช้ค่าที่วัดด้วยเครื่องมือเหมาะสม อย่าแทนด้วยค่าประมาณที่สร้างจากปริมาณอื่น
คำนวณประสิทธิภาพไดรเวอร์ก่อน: กำลังขาออก / กำลังจริงขาเข้า × 100% = 30 V × 0.33 A / 11.5 W × 100% ≈ 86.1%
คำนวณตัวประกอบกำลังแยกต่างหาก: กำลังจริง / กำลังปรากฏ = 11.5 W / 12.1 VA ≈ 0.95
กำลังขาออกไดรเวอร์คือ 30 V × 0.33 A = 9.9 W ที่จุดทำงานเดียวกัน วัดกำลังจริงขาเข้าได้ 11.5 W และกำลังปรากฏคือ 220 V × 0,055 A = 12.1 VA
ตัวอย่างเริ่มจากหลอดพิกัด 10 W ที่มีไดรเวอร์จ่ายขาออก 30 V และ 330 mA วัดขาเข้าได้ 220 V, 55 mA และ 11.5 W เมื่อตีความค่า ให้แยกกำลังขาออก กำลังจริงขาเข้า และกำลังปรากฏออกจากกัน
คำนวณตัวประกอบกำลังอย่างไร?
ขาเข้าไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว
ตัวประกอบกำลังรวม
P คือกำลังจริงหน่วยวัตต์ (W) ส่วน S คือกำลังปรากฏหน่วยโวลต์แอมแปร์ (VA)
กำลังปรากฏ
V และ I คือค่า RMS ของแรงดันและกระแส ณ จุดขาเข้าและเงื่อนไขทำงานเดียวกัน
ตัวประกอบกำลังจากการเลื่อนเฟส
φ₁ คือมุมเฟสระหว่างองค์ประกอบความถี่พื้นฐานของแรงดันกับกระแส
ในไดรเวอร์ LED ที่ไม่เป็นเชิงเส้น ฮาร์มอนิกของกระแสอาจทำให้ตัวประกอบกำลังรวมต่างจาก cos φ₁ ใช้กำลังจริงและค่า RMS ที่วัดได้ มุมเฟสเพียงอย่างเดียวไม่เป็นตัวกำหนดผล
แหล่งข้อมูลทางเทคนิค: นิยามตัวประกอบกำลัง · ฮาร์มอนิกและตัวประกอบการเลื่อนเฟส (Schneider Electric)
ตัวประกอบกำลัง LED เปลี่ยนเมื่อแรงดันขาเข้าเปลี่ยนหรือไม่?
ศึกษาผลของโหลดและแรงดันจากกราฟของผู้ผลิต วงจร PFC มีเป้าหมายปรับพฤติกรรมให้ดีขึ้น แต่ไม่ได้รับประกัน PF คงที่ตลอดช่วงทำงาน อย่าสมมติความสัมพันธ์พาราโบลาสากลหรือการลดลงคงที่ 20%
ระบบไฟ LED มีเกณฑ์ตัวประกอบกำลังเพียงค่าเดียวหรือไม่?
ตรวจสอบเอกสารและข้อกำหนดที่ใช้กับผลิตภัณฑ์และตลาด อย่าถือว่าโคมไฟทุกตัวที่เกินห้าวัตต์ต้องมี PF>0.70 เกณฑ์ที่ใช้ขึ้นอยู่กับขอบเขตผลิตภัณฑ์ ข้อบังคับที่เกี่ยวข้อง และเงื่อนไขโครงการ
ระบบที่มีโคมจำนวนมากต้องประเมินกระแสรวม การสูญเสีย และฮาร์มอนิก โหลดแต่ละตัวเล็กไม่ได้ทำให้ผลรวมหมดไป จำนวนโคม กำลังรวม และรูปคลื่นกระแสล้วนสำคัญร่วมกัน
อย่าอนุมาน PF จากวัตต์พิกัด ไดรเวอร์กำลังใกล้กันอาจให้ผลต่างตามวงจรและจุดทำงาน ให้เปรียบเทียบข้อมูลที่วัดได้
ช่วงค่าต่อไปนี้เป็นตัวอย่างเปรียบเทียบในอดีต อุปกรณ์ประกอบและเงื่อนไขทำงานทำให้ค่าเปลี่ยนได้ ไม่ใช่ข้อบังคับสากลของเทคโนโลยีใด
(1) ค่า PF ประมาณ 0.51–0.65 ของหลอดโซเดียมความดันสูงหรือฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้อุปกรณ์ประกอบแบบเหนี่ยวนำเป็นตัวอย่างในอดีต
(2) ช่วง 0.75–0.9 ของอุปกรณ์เหนี่ยวนำที่ชดเชยด้วยตัวเก็บประจุเป็นข้อมูลเปรียบเทียบในอดีต
(3) ต้นฉบับยกตัวอย่างเมทัลฮาไลด์ประมาณ 0.85 และปรอทความดันสูง 0.7 เป็นค่าอ้างอิงของคนละระบบ
(4) ตัวอย่างฟลูออเรสเซนต์และคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ให้ค่าประมาณ 0.85–0.95 ไม่ควรเหมารวมทุกรุ่น
(5) ยืนยันค่าการวัดและเงื่อนไขของแต่ละรุ่น บทความเดิมยกตัวอย่างโคมภายนอกเกิน 50 W ที่มีค่าสูงกว่า 0.95 หรือแม้แต่ 0.97 สำหรับผลิตภัณฑ์เกิน 30 W ยกแผงไฟ 40 W และ 600x600mm แผงไฟเป็นตัวอย่างที่ค่า 0.9; โคมดาวน์ไลท์ LED กำลังต่ำกว่า 15 W ยกตัวอย่างประมาณ 0.6 อย่าสร้างกฎ PF ทั่วไปที่ขึ้นกับกำลังเพียงอย่างเดียวจากตัวเลขเหล่านี้
ใช้ตัวประกอบกำลังเลือกโคมไฟอย่างไร?
เปรียบเทียบ PF ร่วมกับข้อมูลไฟฟ้าอื่นและข้อกำหนดการติดตั้ง ค่าสูงอาจช่วยลดกระแสที่กำลังจริงเท่ากัน แต่ไม่ได้รับประกันประสิทธิภาพไดรเวอร์ คุณภาพทั้งผลิตภัณฑ์ หรือเสถียรภาพโครงข่าย
เพิ่มประสิทธิภาพ กระแส ความเพี้ยนฮาร์มอนิก และความเข้ากันได้กับโมดูลในการเปรียบเทียบ PF สูงตอบได้เพียงส่วนหนึ่งของการประเมินไฟฟ้า ไม่ได้บอกฟลักซ์ส่องสว่างหรือพฤติกรรมสี แยกเกณฑ์เหล่านี้ในเอกสารคัดเลือก
ขอข้อมูลที่จุดทำงานจริง
ค่า PF ค่าเดียวไม่อธิบายว่าได้มาภายใต้เงื่อนไขใด สอบถามแรงดัน โหลด และเงื่อนไขทดสอบ พร้อมตรวจสอบกราฟแสดงการเปลี่ยนแปลง เปรียบเทียบไดรเวอร์สองตัวด้วยข้อมูลที่ตรงกับจุดทำงานจริงของโคมไฟ
ที่กำลังจริงเท่ากัน PF เปลี่ยนกระแสอย่างไร?
เพื่อแสดงการคำนวณเท่านั้น สมมติไดรเวอร์สองตัวใช้ 11.5 W ที่ 220 V เมื่อ PF เท่ากับ 0.95 กระแสขาเข้า RMS ประมาณ 55 mA เมื่อ PF เท่ากับ 0.60 กระแสประมาณ 87 mA ทั้งคู่มีกำลังจริง 11.5 W ในตัวอย่างนี้ การเปรียบเทียบแสดงผลของ PF ต่อกระแส แต่ไม่ได้บอกปริมาณแสงหรือประสิทธิภาพไดรเวอร์เพียงลำพัง
บันทึก PF และประสิทธิผลการส่องสว่างแยกกันในโครงการ
ในข้อเสนอสำหรับสำนักงานหรือคลังสินค้า ให้เปรียบเทียบ PF กำลังขาเข้า ฟลักซ์ส่องสว่างของโคม และ lm/W คนละคอลัมน์ PF ดีไม่ได้แปลว่าได้ลูเมนมากกว่า หากใช้การหรี่แสง ให้เพิ่มค่าการวัดที่ระดับใช้งานจริงข้างข้อมูลกำลังเต็ม และพิจารณากระแสกระชากเริ่มต้นแยกในการออกแบบวงจร
ในการประเมินสุดท้าย ใช้ค่าการวัดของรุ่นร่วมกับตัวอย่างคำนวณ อย่าสับสนประสิทธิภาพ การประหยัดพลังงาน และพฤติกรรมโครงข่าย ในระบบหลายโคม ผู้ออกแบบต้องตรวจสอบโหลดรวม ฮาร์มอนิก และการป้องกันเพิ่มเติม แม้ PF สูง ก็ยังระบุจำนวนลูเมนไม่ได้หากไม่มีข้อมูลกำลังจริงและแสง
