什么是功率因數補償,什么是功率因數校正:?
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功率因數補償:在上世紀五十年代,已經針對具有感性負載的交流用電器具的電壓和電流不同相(圖 1)從而引起的供電效率低下提出了改進方法(由于感性負載的電流滯后所加電壓,由于電壓和電流的相位不同使供電線路的負擔加重導致供電線路效率下降,這就要求在感性用電器具上并聯一個電容器用以調整其該用電器具的電壓、電流相位特性,例如:當時要求所使用的 40W 日光燈必須并聯一個 4.75μF 的電容器)。用電容器并連在感性負載,利用其電容上電流超前電壓的特性用以補償電感上電流滯后電壓的特性來使總的特性接近于阻性,從而改善效率低下的方法叫功率因數補償(交流電的功率因數可以用電源電壓與負載電流兩者相位角的余弦函數值 cosφ表示)。
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在具有感性負載中供電線路中電壓和電流的波形
而在上世紀 80 年代起,用電器具大量的采用效率高的開關電源,由于開關電源都是在整流后用一個大容量的濾波電容,使該用電器具的負載特性呈現容性,這就造成了交流 220V 在對該用電器具供電時,由于濾波電容的充、放電作用,在其兩端的直流電壓出現略呈鋸齒波的紋波。濾波電容上電壓的最小值遠非為零,與其最大值(紋波峰值)相差并不多。根據整流二極管的單向導電性,只有在 AC 線路電壓瞬時值高于濾波電容上的電壓時,整流二極管才會因正向偏置而導通,而當 AC 輸入電壓瞬時值低于濾波電容上的電壓時,整流二極管因反向偏置而截止。也就是說,在 AC 線路電壓的每個半周期內,只是在其峰值附近,二極管才會導通。雖然 AC 輸入電壓仍大體保持正弦波波形,但 AC 輸入電流卻呈高幅值的尖峰脈沖,如圖 2 所示。這種嚴重失真的電流波形含有大量的諧波成份,引起線路功率因數嚴重下降。
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在正半個周期內(1800),整流二極管的導通角大大的小于 1800 甚至只有 300-700,由于要保證負載功率的要求,在極窄的導通角期間會產生極大的導通電流,使供電電路中的供電電流呈脈沖狀態,它不僅降低了供電的效率,更為嚴重的是它在供電線路容量不足,或電路負載較大時會產生嚴重的交流電壓的波形畸變(圖 3),并產生多次諧波,從而,干擾了其它用電器具的正常工作(這就是電磁干擾-EMI 和電磁兼容-EMC 問題)。
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圖 2
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自從用電器具從過去的感性負載(早期的電視機、收音機等的電源均采用電源變壓器的感性器件)變成帶整流及濾波電容器的容性負載后,其功率因素補償的含義不僅是供電的電壓和電流不同相位的問題,更為嚴重???是要解決因供電電流呈強脈沖狀態而引起的電磁干擾(EMI)和電磁兼容(EMC)問題
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