[elektro] PFC

[Nemeth Tibor]

Hali!

Az egész kalamajka azért van, mert váltakozó feszültségről/áramról van 
szó. A pillanatértékekre igaz, hogy p(t)=u(t)*i(t) vagyis a pillanatnyi 
teljesítmény a pillanatnyi feszültség és a pillanatnyi áram szorzata. Ha 
ezek időben változnak akkor mire kimondom már nem annyi. Ennek 
elkendőzésére mindenféle átlagértékeket találtunk ki, amelyek végtelen 
időre vagy periodikus jelnél egész számú periódusra többé kevésbé 
értelmes jelentéssel bírnak. Energetikai szempontból az effektív érték a 
mérvadó, ami a jel négyzetének integrálja osztva az idővel majd 
mindebből gyököt vonunk. Mindez azért mert ellenálláson P=U*I=U*U/R.

Ha a hálózatról felveszel áramot és ellenálláson folyatod át akkor annak 
valós teljesítménye I*I*R lesz, ahol I az áram effektív értéke.
Ebben az esetben igaz minden pillanatban, hogy i(t)*R=u(t), erről az 
ellenállás gondoskodik.

Ha nem ellenállást kapcsolsz a hálózatra, akkor az áram időbeli lefutása 
nem felel meg az előbbinek. Természetesen bármiféle áramfelvételre 
számítható effektív érték és persze a feszültségre is és ezek össze is 
szorozhatók ami valamiféle teljesítményt ad, ezt nevezzük látszólagos 
teljesítménynek. A  p(t)=u(t)*i(t) függvény átlagolásával kapott értéket 
pedig valós teljesítménynek nevezzük, ennyivel fűt a vasaló és ezt kell 
kifizetni a villanyszámlásnak. A valós és a látszólagos teljesítmény 
hányadosa a teljesítmény tényező. Ellenállás terhelés esetén ez pontosan 1.

Ha lineáris terhelésről van szó az árama szinuszos lesz, mint a hálózati 
feszültség, de fázisban eltérhet attól. Tipikus példa a motor.
Egy üresen járó aszinkron motor szinte csak azért vesz fel áramot, hogy 
a vasat-légrést felmágnesezze, közel induktivitásnak látszik, 
teljesítmény tényezője kicsi, a felvett valós teljesítmény az ohmos 
veszteségekre, a csapágysúrlódásra és levegőmozgatásra fordítódik. Ami 
rá van írva, CosFi=0.8 az arról szól, ha névlegesen terheled. Ekkor 
jelentős mechanikai teljesítményt azaz valós teljesítményt veszel ki a 
tengelyen. Lineáris terhelésnél igaz hogy a teljesítménytényező az áram 
és a feszültség-hullám fáziseltérésnek a koszinusza.
Abban az esetben, ha a villanymotor fázisszöge 90 fok lenne, mint az 
ideális induktivitásé, akkor a hatásos teljesítménye nulla lenne, nem 
tudna munkát végezni.

Nemlineáris terhelésnél az effektív érték, a látszólagos és valós 
teljesítmény értelmezhetők, a CosFi nem. Tipikus nemlineáris terhelés a 
csúcs-egyenirányítóval kezdődő elektronikus ketyere. Itt az áram 
hullámforma erősen eltér a szinuszostól, annál inkább minél nagyobb a 
pufferkondi illetve minél kisebb a terhelés. Másik borzalom a 
fázishasítás. Hab a tortán, hogy az ilyen áramokra még kiegyenlített 
háromfázisú terhelés esetén sem igaz, hogy a nullvezetőben kioltják 
egymást, sőt, kis folyási szögek esetén, mivel nincs közös időpontjuk, 
egyszerűen összeadódnak. Az egész PFC javítási igény azért van, mert a 
meddő teljesítmény szállítása a vezetékek ohmos ellenállásán valós 
teljesítmény igényt okoz, amit az áramszolgáltató fizet, legalábbis a 
villanyórádig. Extrém esetben azt is tudni kell, hogy a meddő áram is 
kiveri a biztit.

Ha frekiváltót készítesz, persze nem ismerem a részleteket, de lesz 
benne egy nagy kondenzátor amiről a teljesítmény-híd adja az áramot a 
motornak és ez a kondenzátor időben szétválasztja a felvett áramot a 
motor pillanatnyi áramától, tehát a motor kb. 20 fokos fázisszöge nem a 
bemeneti oldalon jelenik meg, nem ezt kell PFC-zni, hanem a kondi 
töltését. A motor 20 fokja a hidad terhelési állapotában játszik majd, 
lesznek olyan pillanatok, amikor a motor visszatáplál a hídon keresztül 
a kondiba.

Üdv.
                Németh Tibor




2012.07.14. 10:41 keltezéssel, toth.peter at tilonasec.hu írta:
> Sziasztok!
>
> Időnként előkerül a téma, nem teljesen értem a logikáját.
> A mostani PC tápok már PFC-sek. De minek? Olyan rossz a cos fi-jük?
> Vagy a teljesítménytényező != cos fi-vel? Úgy emlékszem az a probléma,
> hogy az egyenirányított feszültség csúcsa hasznosul igazán, ezért ott
> veszi fel a legnagyobb áramot és ezen a helyzeten célszerű javítani.
> Ezen segít ez a PFC kapcsolás, mert ott be lehet állítani, hogy pl.
> 85V-tól feszültségnövelő kapcsolásként üzemeljen és állítsa elő a kb.
> 350V-ot. De ez hogy függ össze a teljesítménytényezővel?
> Nekem most egy egyfázisú szivattyúhoz kellene készítenem egy
> frekiváltót és előtérbe került a PFC. Előírás lehet itt is, vagy csak x
> Watt feletti kapcsolóüzemű tápoknál?
> Kissé tompul már az iskolai tudásom :( Hogy is van ez? Az induktivitás
> 90 fokos fáziskésést okoz... A villanymotor ménem? Úgy rémlik, hogy egy
> jó villanymotornak 0,8 körül kellene legyen a cos fi-je... Ez kb. 20 fok
> fázis késés és nem 90, mert 90 foknak 0 a cos fi-je, ha jól gondolom.
> Jól sejtem, hogy ezt a 20 fokot kellene csökkenteni? De a PFC kapcsolás
> hogy csökkenti?
>
> ToPe
>
> -----------------------------------------
>            elektro[-flame|-etc]
>