功率因數校正(PFC)可減少交流電源系統中的能源浪費和基礎設施壓力，從而顯著提高效率。本文介紹了功率因數 (PF) 的概念，解釋了低功率因數造成的問題，并概述了 PFC 的優勢。它還重點介紹了 RECOM 的高性能 RACPRO1 DIN 導軌電源，該電源具有主動 PFC 功能，可提高電源質量和可靠性。

什么是功率因數?

交流電源系統的功率因數 (PF) 是衡量電源使用效率的一個指標。它是負載吸收的實際功率(以瓦為單位)與流經電路的視在功率(以伏安為單位)之比。實際功率按電壓和電流瞬時乘積的平均值計算，代表可用于做功的實際電能。相比之下，視在功率是以電壓和電流均方根值的乘積計算的。當能量暫時儲存在負載中并返回源時，或當非線性負載扭曲電流波形時，視在功率就會超過實際功率。這會導致流經電路的電流超過傳輸可用功率所需的電流。

完美的功率因數為 1，這意味著電壓和電流同相，所有功率都在做有用功。功率因數小于 1 意味著電壓和電流不同步，從而降低了有效功率傳輸。在交流電路中，電容性或電感性電抗會導致相移。對于電容性負載，電流領先于電壓;對于電感性負載，電流滯后于電壓。使用記憶符號 CIVIL：[電容(C)，I 超前 [在 V 之前];電感(L)，I 滯后 [在 V 之后]]。

在工業環境中，電感負載占主導地位。大多數工業設備(如電機、變壓器、電焊機和感應加熱器)都依靠磁場運行，因此都是感性負載。因此，這些負載會導致功率因數滯后。

低功率因數有哪些問題?

在電力系統中，與高功率因數負載相比，低功率因數負載在提供相同的有用功率時需要消耗更多的電流。這會導致更大的能量損耗，對配電基礎設施造成更大的壓力，并需要使用更大、更昂貴的組件。此外，低功率因數還會對電氣設備本身造成不必要的壓力，可能導致過早故障。

例如，功率為 300 W、PF 為 0.6 的電源裝置(PSU)從電網中汲取 500VA 的電能，相當于僅提供 300 W 的可用電能就需要 500 W的基礎設施壓力。由于功率因數罰款和基于千伏安的計費方式，低 PF 會增加公用事業成本。這些罰款尤其影響到工廠、醫院和數據中心等工業和商業設施。

什么是功率因數校正?

功率因數校正 (PFC)是改善電力系統功率因數的過程，使其更接近于統一值(1.0)。這是通過減少電壓和電流之間的相位差以及最大限度地降低諧波失真來實現的。

PFC 可在外部或內部應用于 PSU。外部校正通常采用電容器或電感器作為無源 PFC。最常見的情況是，電容器通過提供領先的無功功率來補償感性負載，從而減少從電源汲取的無功分量。在極少數情況下，電感器可用于抵消容性負載。無源 PFC 的主要缺點是只能提供固定補償，無法適應負載變化。

PSU 內部的校正通常采用主動式 PFC，即使用特殊的電力電子電路來修改電流波形，以提高功率因數。主動式 PFC 的優勢在于它能 “即時 ”適應負載變化。

功率因數校正的好處

在工業電源中實施 PFC 有以下幾個優勢：

降低能源成本(避免因功率因數過低而被電力公司處罰)

降低傳輸損耗(減少電纜和變壓器中的能源浪費)

提高系統容量(為其他負載釋放電力)

改善電壓調節(更穩定的供電)

延長設備使用壽命(減少過熱和對電氣元件的壓力)

高性能 RACPRO1 DIN 導軌電源

我們最近推出了 RACPRO1 系列 DIN 導軌電源，以滿足最苛刻的工業應用需求。RACPRO1-T240,-T480 和 -T960 的功率分別為 240、480 和 960 W。這些電源具有多種 PFC 優勢，是工業自動化和關鍵任務應用的理想選擇。其中一些 PFC 優勢如下：

高功率因數實現最高效率

RACPRO1 系列具有主動 PFC 功能，可確保高功率因數 (通常大于 0.9)。

這最大限度地減少了能源浪費，優化了電源使用，降低了不必要的電流消耗。

降低能源成本和公用事業罰款

高功率因數意味著減少無功功率，從而降低傳輸損耗。

許多公用事業公司會對低功率因數進行處罰，因此使用 RACPRO1 電源有助于避免額外費用。

減少對電氣基礎設施的壓力

通過提高功率因數，RACPRO1 電源可降低電流需求，從而使布線、變壓器和斷路器的體積更小。

從而降低了安裝成本，提高了電氣系統的效率。

增強系統穩定性和性能

由于系統中循環的無功功率減少，電壓調節得到改善，從而使連接設備的運行更加穩定可靠。

有助于防止電壓驟降、閃爍和電氣元件過熱。

符合行業標準

符合 IEC 61000-3-2 和其他有關 PFC 和減少諧波的國際標準，確保全球應用的兼容性。

支持關鍵任務工業自動化

高效率和更高的電源質量使 RACPRO1 電源成為 PLC 系統、過程控制和自動化機械的理想之選，在這些應用中，穩定的性能至關重要。

緊湊可靠的 DIN 導軌設計

盡管集成了 PFC，RACPRO1 電源仍保持緊湊，便于安裝在空間有限的控制面板中。

高平均無故障時間(MTBF)確保了在苛刻環境下的長期可靠性。

此外，主動浪涌電流限制和大于 0.9 的 PFC 可減少對保險絲和斷路器的壓力。最先進的 PFC 技術只是 RACPRO1 系列為工業 PSU 樹立新標準的方式之一。

其他電源

RECOM AC/DC、DC/DC 和 EMC 知識手冊廣泛收集了成功實施 AC/DC 電源設計所需的經驗和知識。

此外，RECOM 的“交流/直流電源的能源效率"：生態設計法規是由政府或監管機構制定的一套標準和指南，旨在確保產品在整個生命周期內最大限度地減少對環境的影響。這些法規主要側重于通過減少浪費、排放和資源消耗來提高能源效率和促進可持續發展。

RACPRO1 網頁提供了有關這一令人振奮的全新 DIN 導軌安裝式電源系列的更多信息。