五月发布 29 2012 由苏菲·沙阿·哈米德·贾拉利在能源效率, 关于照明 电气工程门户

原文出处: 沃尔西, 罗伯特, 电能质量, 量 2, 数 2, 二月 1995 (照明研究中心 (法改会) 和电能质量),

什么是功率因数?

功率因数 是如何有效的装置将输入的电流和电压成有用的电能计量. 数学上它的定义如下:

功率因数三角

 

 

哪里 P 是有功功率和 小号 是视在功率.

人们常常混淆:

哪里 P₁ 是有功功率OD的根本和 小号₁ 是它的视在功率.

COSφ 关注专门与基波频率，因此不同于功率因数当谐波存在在安装. 它描述了电流总谐波失真和无功功率的相位偏移的联合作用. 如果装上统一的功率因数 (1.0) 有 0% 电流THD以及与该电压同步的电流消耗. 阻性负载，如白炽灯有统一的功率因数.

一个设备被认为具有高功率因数 (HPF) 如果功率 0.9 或更大. 之间的功率因数 0.5 和 0.9 被称为正常的功率因数 (NPF). 磁性和电子镇流器的荧光灯可以是高通滤波器或NPF. HPF镇流器通常有过滤器，以减少谐波和电容来降低相位位移.

平均而言，这些额外的元件新增约 16% 到镇流器的零售成本 (Dorret人. 1994).

NLPIP测得的功率因数为几种类型的照明负载的, 和常见的办公设备; 这些数据示于 表 2 下面.

针对不同的电力负荷样本功率质量特性

什么问题来自电源质量不佳导致?

可怜的电能质量可能会损坏配电系统及系统上运行的设备. 在极少数情况下, 电源质量不佳可能会导致中性导体的危险超载在一个三相电路. 在这种类型的电路, 3电源线共用一个接地回路导体 (中性导体). 在没有失真的系统, 中性线不携带电流. 高电流THD设备可以发送奇次谐波三倍 (第三阶, 九阶, 15阶, 等等) 到的电压供给, 不相互抵消. 他们加起来在中性线, 如果电流超过了导线的评级, 中性导体可能会过热并造成火灾隐患.

电压失真也可能会缩短公用事业变压器的生命，并导致电容器组失败. 许多公用事业强加给他们的客户罚款，如果功率因数, 在点测量在公用设施耦合到客户的网站, 低于一定值:

无功功率使用容量的配电系统, 这限制了有功功率的一个实用工具可以提供的金额. 这可能是在需求高峰期的一个问题.

当电压总谐波失真低于了IEEE极限 5%, 大多数设备不会遇到的问题. 阻性负载，如白炽灯实际上减少电压谐波. 电机负载也减少谐波, 但电机受到过热的电压失真增加. 第五次谐波产生特别不利的影响: 它们迅速地被反对正常产生的转矩降低电机的effieciency为周期的一部分.

被电设备，如计算机和荧光照明系统不会受到在此级别的电压畸变，因为它们的功率通过变压器或镇流器过滤.

高频电子镇流器的频率范围从操作 20 至 60 千赫兹 (千赫). 这些镇流器产生的谐波是在相应的高频率，可以与一些通讯设备造成干扰，包括收音机, 对讲机, 和无绳电话. 使用电力线载波信号的设备, 如同步时钟和控制模块，用于楼宇能源管理系统也可能会遇到问题，如果谐波频率存在接近载波信号.

什么在照明行业用于电流THD和功率因数限制?

标准组织还没有设置功率因数限制对照明产品, 惟功率因数必须达到或超过要求 0.90 制造商声称产品具有高功率因数. 照明设计师, 建筑师, 等照明规范往往指定HPF镇流器的敏感设备的建筑物, 如医院.

根据ANSI, 最大电流总谐波失真限制 32% 用于电子镇流器的全尺寸荧光灯成​​立. 它也限制了三次谐波的幅值，以 30% 基波幅值的, 并限制所有高次谐波的幅值 (大于11阶) 至 7% 基本的. 修正案, IEC和IEEE设置 20 % 电流总谐波失真限制的电子镇流器. 几乎是目前可用于4英尺T12和T8灯管所有的电子镇流器与电流THD高功率因数小于 20%.

一些紧凑型荧光灯 (节能灯) 有电流THD大于 100%, 但它们具有低的有功功率与其他高谐波失真的产品，如个人电脑相比, 所以标准组织还没有设置节能灯电源质量要求.

有些实用程序设置产品电流总谐波失真要求其照明激励计划. 例如, 杜克电力公司. 在北卡罗来纳州和新英格兰电力系统限制电流THD为电子镇流器的全尺寸荧光灯 20%.

另外, 新英格兰电力系统限制电流THD为节能灯，以 25%.