LED照明與功率因數之間的關係

2021-01-10 OFweek維科網

        交流電流過負載時，加在該負載上的交流電壓與通過該負載的交流電流產生相位差，人們便從中引出功率因數這一概念。人們生產、生活用電來自電網，電網提供頻率為50Hz或60Hz的交流電。作為交流電的負載有電阻、電感、電容三種類型：

        1、當交流電通過純電阻負載時，加在該電阻上的交流電壓與通過該電阻的交流電流是同相位的，即它們之間的相位夾角ф= 0°，同時在電阻負載上消耗有功功率，電網要供出能量。

        2、當交流電通過純電感負載時，其上的交流電壓的相位超前交流電流相位90°，它們之間的夾角ф= 90°，在電感負載上產生無功功率，電網供給的電能在電感中變為磁場能短暫儲存後又回饋到電網變為電能，如此周期性循環，結果電網並不供出能量，故謂「無功功率」，但產生「無功功率」的「無功電流」還是實際存在的。

        3、當交流電通過純電容負載時，亦類似於此，只不過其上的交流電壓的相位滯後交流電流相位90°，它們之間的夾角ф= - 90°。

       這裡，定義相位角度超前為正，相位角度滯後為負。實際負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的復物，複合後統稱「阻抗」，寫成數學式即是：阻抗Z= R+j ( XL – XC、。其中R為電阻，XL為感抗，XC為容抗。如果( XL– XC、> 0， 稱為「感性負載」；反之，如果( XL – XC、< 0稱為「容性負載」。

        交流電通過感性負載時，交流電壓的相位超前交流電流相位(0°<ф<90°)；交流電通過容性負載時，交流電壓的相位滯後交流電流相位(-90°<ф< 0°)；電工學定義該角度ф為功率因數角，功率因數角ф的餘弦值即Cosф叫做功率因數。對於電阻性負載，其電壓與電流的位相差為0°，因此，電路的功率因數為1最大（Cos 0°=1、；而純電感電路，電壓與電流的位相差為90°，並且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為- 90°，即電流超前電壓。在後兩種電路中，功率因數都為零（Cos 90°= 0、。對於一般性負載的電路，功率因數就介於0與1之間。由數學式阻抗Z= R+ j ( XL – XC)，如果XL = XC，則Z= R，即阻抗Z變成了一個純電阻，功率因數便等於1。

        這就是說，感性負載和容性負載可以互相補償，一個電路裡的感性元件的感抗值正好等於容性元件的容抗值則可以完全補償，功率因數補償的辦法就源於此。交流電通過阻抗負載時，產生的總功率S稱「視在功率」，視在功率S包括有功功率P和無功功率Q兩個分量。其中有功功率P = S*Cosф，無功功率Q = S*Sinф。只有當功率因數Cosф值等於最大值1即ф= 0°時，無功分量Q才等於零，有功功率P等於視在功率 S的值。但負載的實際工作能力只與有功功率相關。

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