เหตุใดปัจจัยพลังงานจึงมีความสำคัญเมื่อทำการวัดประสิทธิภาพ?

พื้นฐานของปัจจัยพลังงานและประสิทธิภาพ

วิศวกรที่ทำงานกับแหล่งจ่ายไฟภายนอก (EPS) ไม่ใช่คนแปลกหน้าในการวัดประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามเนื่องจากแอปพลิเคชันของพวกเขามักจะทำงานบนแหล่งจ่ายไฟ DC จึงสามารถทำผิดพลาดได้ทั่วไปเมื่อทำการวัดพลังงานทางด้าน AC ของแหล่งจ่ายไฟ ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยเหล่านี้รวมถึงการวัดอย่างไม่ถูกต้องหรือละเว้นปัจจัยพลังงานอย่างสมบูรณ์เมื่อคำนวณพลังงานอินพุตพลังงานส่งผลให้การวัดประสิทธิภาพไม่ถูกต้อง ลองทบทวนพื้นฐานของปัจจัยพลังงานและประสิทธิภาพจากนั้นให้คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการรวมปัจจัยพลังงานเมื่อวัด AC ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน DC

ปัจจัยด้านพลังงานและประสิทธิภาพการทบทวน

ประสิทธิภาพ ( η ) คืออัตราส่วนของกำลังขับต่อพลังงานอินพุต:

สมการที่ 1: ประสิทธิภาพ

ในบริบทของแหล่งจ่ายไฟภายนอก (EPS) ที่เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าโดยตรงพลังงานเอาต์พุตจะถูกคำนวณโดยเพียงแค่คูณแรงดันเอาต์พุตโดยกระแสเอาต์พุตโดยการให้ตัวเศษอย่างรวดเร็วกับสมการ

การคำนวณกำลังเอาต์พุต

การคำนวณกำลังเอาต์พุตของ EPS ซึ่งเป็น DC เป็นเพียงแรงดันเอาต์พุตคูณด้วยกระแสเอาต์พุต:

สมการที่ 2: กำลังเอาต์พุต

สมการที่ 2 คำนวณกำลังขับกระแสไฟฟ้าโดยตรง (DC) (P_DC) ของแหล่งจ่ายไฟไฟฟ้า (EPS) โดยการคูณแรงดันเอาต์พุต (V_DC) โดยกระแสเอาต์พุต (I_DC) ส่งผลให้พลังงานวัดในวัตต์ (W)

ทำความเข้าใจปัจจัยอำนาจ

ข้อผิดพลาดทั่วไปคือการใช้การคำนวณเดียวกันนี้เพื่อให้ได้พลังงานอินพุต สิ่งนี้นำเสนอปัญหาเนื่องจากผลิตภัณฑ์โวลต์แอมป์ในวงจร AC ไม่ได้เท่ากับพลังที่แท้จริงเสมอไปและในความเป็นจริงในกรณีของอะแดปเตอร์ภายนอกผลิตภัณฑ์ Volt-ampere จะไม่เท่ากับพลังที่แท้จริง ในวงจร AC ผลิตภัณฑ์ Volt-ampere มีค่าเท่ากับพลังงานที่ชัดเจนซึ่งเกี่ยวข้องกับ Pow-er จริงผ่านคำที่เรียกว่า Power Factor (PF):

สมการที่ 3: พลังที่ชัดเจน

สมการที่ 3 คำนวณพลังงานที่ชัดเจนใน Volt-Amperes (VA) โดยการคูณแรงดันไฟฟ้าค่าเฉลี่ยของรูท (RMS) (VRMS) ด้วยกระแส RMS (IRMS)

การกำหนดปัจจัยพลังงาน

ตามคำนิยามปัจจัยพลังงานคืออัตราส่วนของพลังงานที่แท้จริงต่อพลังงานที่ชัดเจนซึ่งพลังงานที่ชัดเจนคือผลิตภัณฑ์ของแรงดัน RMS และกระแส RMS เฉพาะเมื่อปัจจัยพลังงานเท่ากับ 1 ผลิตภัณฑ์โวลต์แอมป์เท่ากับพลังงานที่แท้จริง:

สมการที่ 4: ปัจจัยพลังงาน

การวัดปัจจัยพลังงาน

วิธีที่ดีที่สุดในการวัดปัจจัยพลังงานคือการใช้เครื่องวัดพลังงานเช่นเดียวกับที่แสดงในรูปที่ 1 ด้านล่าง อุปกรณ์เหล่านี้จะส่งออกพลังงานที่แท้จริงโดยตรงดังนั้นปัจจัยพลังงานจึงไม่จำเป็นต้องพิจารณาเมื่อคำนวณประสิทธิภาพ นอกเหนือจากพลังที่แท้จริงมิเตอร์เหล่านี้สามารถวัดปัจจัยพลังงาน, THD, กระแสสำหรับแต่ละฮาร์มอนิกและอื่น ๆ ในขณะที่อะแดปเตอร์ภายนอกพลังงานต่ำไม่มีปัจจัยพลังงานที่มีการกำหนดหรือ จำกัด ฮาร์มอนิก แต่แหล่งจ่ายไฟที่สูงขึ้นมีข้อ จำกัด ด้านกฎระเบียบเฉพาะเกี่ยวกับเนื้อหาฮาร์มอนิกและปัจจัยพลังงาน มาตรฐานเช่น EN 61000-3-2 ระบุขีด จำกัด ของ Harmonic Current ถึงและรวมถึงฮาร์มอนิกที่ 39 สำหรับระดับพลังงานบางอย่าง เมื่อวัดกระแสฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟเครื่องวัดพลังงานเป็นสิ่งจำเป็น

รูปที่ 1: เครื่องวัดพลังงาน WT210 แสดงการวัดที่สอดคล้องกับรูปคลื่น

ปัจจัยพลังงานในแหล่งจ่ายไฟ

คุณอาจคิดว่าผลกระทบของการละเว้นปัจจัยพลังงานจะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดเพียงเล็กน้อยและ/หรือว่าปัจจัยพลังงานของอะแดปเตอร์ภายนอกไม่สามารถแย่ขนาดนั้นได้ ในความเป็นจริงหากไม่มีการแก้ไขปัจจัยพลังงานปัจจัยพลังงานของอะแดปเตอร์ภายนอกอาจต่ำถึง 0.5 ที่โหลดที่จัดอันดับ อะแดปเตอร์ที่มีปัจจัยพลังงาน 0.5 จะมีกำลังที่ชัดเจนสองเท่าของพลังงานที่แท้จริงจึงนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะมีประสิทธิภาพจริง 100%การวัดนี้จะแสดงเพียง 50%

นอกเหนือจากการรวมปัจจัยพลังงานโดยทั่วไปในการคำนวณประสิทธิภาพแล้วยังเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าปัจจัยพลังงานคือสายและโหลดขึ้นอยู่กับ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเช่น DOE Level VI ต้องใช้ประสิทธิภาพที่จะวัดได้หลายจุด (25%, 50%, 75%และ 100%) ที่แรงดันไฟฟ้าสูงและเส้นต่ำ หากใช้ปัจจัยพลังงานในการคำนวณพลังงานที่แท้จริงจะต้องทำการวัดใหม่สำหรับแต่ละเงื่อนไขเหล่านี้

เครื่องวัดพลังงานสำหรับการทดสอบประสิทธิภาพที่แม่นยำ

หลายทศวรรษของการควบคุมที่เพิ่มขึ้นทำให้การทดสอบอย่างมีประสิทธิภาพหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเลือกและการจัดหาพลังงานที่มีคุณสมบัติเหมาะสม การขาดประสบการณ์ในการจัดการกับวงจร AC สามารถนำวิศวกรทดสอบที่จะละเว้นหรือคำนวณปัจจัยพลังงานไม่ถูกต้องส่งผลให้ตัวเลขประสิทธิภาพไม่ถูกต้อง เมื่อทดสอบอะแดปเตอร์ภายนอกหรือแหล่งจ่ายไฟ AC-DC ใด ๆ วิธีที่ดีที่สุดสำหรับการคำนวณอินพุตพลังงานจริงคือการใช้เครื่องวัดพลังงาน อุปกรณ์เหล่านี้ไม่เพียง แต่วัดพลังงานที่แท้จริงโดยตรง แต่สามารถวัดกระแสที่เกี่ยวข้องกับฮาร์โมนิกแต่ละตัวและให้ภาพที่สมบูรณ์ของอินพุตแหล่งจ่ายไฟ

Power Factor อยู่ในรายการข้อกังวลสำหรับนักออกแบบแทบทุกอุปกรณ์ที่ดึงพลังงานที่สำคัญจากซ็อกเก็ตไฟหลักเช่นเดียวกับวิศวกรในภาคไฟฟ้าหนัก เป้าหมายของ Power Factor ตามกฎหมายรวมถึงประสิทธิภาพค่าใช้จ่ายส่วนประกอบและพื้นที่ปริมาณ/บอร์ดจะต้องได้รับการพิจารณา

Kspower ได้ออกแบบการแก้ไขปัจจัยพลังงานที่ใช้งานอยู่ในส่วนใหญ่ของแหล่งจ่ายไฟ AC-DC ที่ได้รับการจัดอันดับที่ 10 5 W ขึ้นไปเพื่อช่วยให้การดำเนินการง่ายขึ้นและให้แน่ใจว่ามีการปฏิบัติตาม OEM