พลังงานไฟฟ้าคุณภาพและแสงสว่าง (ตอนที่ 2)

คุณภาพไฟฟ้าและแสงสว่าง

ต่อจากส่วนแรก: คุณภาพพลังงานไฟฟ้าและแสงสว่าง (ตอนที่ 1)

Power factor คืออะไร?

ตัวประกอบกำลังเป็นตัววัดว่าอุปกรณ์แปลงกระแสไฟขาเข้าและแรงดันเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีประโยชน์ ศาสตร์กำหนดไว้ดังนี้:

สามเหลี่ยมตัวประกอบกำลัง

ที่ไหน P เป็นพลังงานที่ใช้งานและ S เป็นพลังที่ชัดเจน

มันมักจะสับสนกับ:

ที่ไหน P₁ พลังงานที่ใช้งานอยู่เป็นพื้นฐานและ S₁ เป็นพลังที่ชัดเจนของมัน

cosφ ความกังวลเฉพาะกับพื้นฐานความถี่และดังนั้นจึงแตกต่างจากปัจจัยพลังงานเมื่อมีฮาร์มอนิกอยู่ในการติดตั้ง มันอธิบายผลกระทบรวมของ THD ปัจจุบันและพลังงานปฏิกิริยาจากการกำจัดระยะ อุปกรณ์ที่มีตัวประกอบกำลังไฟฟ้าเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน (1.0) มี THD ปัจจุบัน 0% และการจับกระแสในปัจจุบันที่ซิงก์กับแรงดัน โหลดตัวต้านทานเช่นหลอดไส้มีตัวประกอบกำลังของความเป็นเอกภาพ

อุปกรณ์ถูกกล่าวว่ามีตัวประกอบกำลังสูง (HPF)ถ้าพลังงานเป็น 0.9 หรือมากกว่า Power factor ระหว่าง 0.5 ถึง 0.9 เรียกว่า Normal power factor (NPF) บัลลาสต์แม่เหล็กและอิเล็กทรอนิกส์สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์อาจเป็น HPF หรือ NPF HPF บัลลาสต์มักมีตัวกรองเพื่อลดฮาร์มอนิกและตัวเก็บประจุเพื่อลดการเคลื่อนที่ของเฟส

โดยเฉลี่ยแล้วส่วนประกอบเพิ่มเติมเหล่านี้เพิ่มประมาณ 16% ของค่าใช้จ่ายขายปลีกของบัลลาสต์

ตารางตัวประกอบกำลัง

NLPIP วัดค่าตัวประกอบกำลังสำหรับโหลดแสงหลายประเภทและสำหรับอุปกรณ์สำนักงานทั่วไป ข้อมูลเหล่านี้จะแสดงใน ตารางที่ 2 ด้านล่าง

ตัวอย่างคุณสมบัติคุณภาพพลังงานสำหรับโหลดไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ตารางที่ 2 - ตัวอย่างอักขระคุณภาพพลังงานสำหรับโหลดไฟฟ้าต่างๆ

ปัญหาอะไรเป็นผลมาจากคุณภาพไฟฟ้าไม่ดี?

คุณภาพพลังงานที่ไม่ดีสามารถทำลายการกระจายระบบและอุปกรณ์ที่ทำงานบนระบบ ในกรณีที่เกิดขึ้นได้ยากคุณภาพของพลังงานที่ไม่ดีอาจทำให้ตัวนำที่เป็นกลางเกินอันตรายในวงจรสามเฟส ในวงจรประเภทนี้สายไฟสามเส้นใช้ตัวนำวงจรกราวด์หนึ่งสาย (ตัวนำเป็นกลาง) ในระบบที่ไม่มี THD ลวดที่เป็นกลางจะไม่มีกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์ THD สูงในปัจจุบันสามารถส่งฮาร์โมนิกส์แบบสามเท่า (ลำดับที่สามคำสั่งที่เก้าคำสั่งที่สิบห้าเป็นต้น) ไปยังแหล่งจ่ายแรงดันซึ่งไม่ได้ยกเลิกซึ่งกันและกัน พวกมันรวมกันบนลวดที่เป็นกลางและหากกระแสเกินพิกัดของสายตัวนำที่เป็นกลางสามารถทำให้ร้อนมากเกินไปและก่อให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้

การบิดเบือนของแรงดันไฟฟ้าสามารถทำให้อายุการใช้งานของหม้อแปลงไฟฟ้าและทำให้ธนาคารตัวเก็บประจุล้มเหลว สาธารณูปโภคหลายแห่งเรียกเก็บค่าปรับจากลูกค้าหากปัจจัยด้านพลังงานซึ่งวัด ณ จุดที่คู่ยูทิลิตี้บริการไปยังเว็บไซต์ของลูกค้าตกลงต่ำกว่าค่าที่กำหนด

พลังงานรีแอกทีฟใช้กำลังการผลิตในระบบจำหน่ายซึ่ง จำกัด ปริมาณพลังงานที่แอ็คทีฟที่ยูทิลิตี้สามารถส่ง นี่อาจเป็นปัญหาในช่วงที่มีความต้องการใช้มาก

เมื่อแรงดันไฟฟ้า THD ต่ำกว่าขีด จำกัด IEEE ที่ 5%อุปกรณ์ส่วนใหญ่ไม่พบปัญหา โหลดแบบต้านทานเช่นหลอดไส้ลดความกลมกลืนของแรงดันไฟฟ้าได้จริง โหลดมอเตอร์ยังลดฮาร์มอนิกส์ แต่มอเตอร์อาจมีความร้อนสูงเกินไปเมื่อความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ฮาร์มอนิกลำดับที่ห้าสร้างผลกระทบเชิงลบโดยเฉพาะ: พวกมันลดประสิทธิภาพของมอเตอร์อย่างรวดเร็วโดยการสร้างแรงบิดเมื่อเทียบกับปกติสำหรับส่วนหนึ่งของวงจร

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงทำงานที่ความถี่อยู่ระหว่าง 20 ถึง 60 กิโลเฮิร์ตซ์ (kHz) เสียงประสานที่ผลิตโดยบัลลาสต์เหล่านี้มีความถี่สูงที่สอดคล้องกันและสามารถรบกวนอุปกรณ์สื่อสารบางอย่างรวมถึงวิทยุโทรศัพท์ภายในและโทรศัพท์ไร้สาย อุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณพาหะพาวเวอร์ไลน์เช่นนาฬิกาแบบซิงโครไนซ์และโมดูลควบคุมสำหรับการสร้างระบบการจัดการพลังงานอาจประสบปัญหาหากเสียงประสานมีความถี่ที่ใกล้กับสัญญาณพาหะ

ข้อ จำกัด สำหรับ THD ปัจจุบันและตัวประกอบกำลังใช้ในอุตสาหกรรมแสงสว่างอย่างไร

องค์กรมาตรฐานยังไม่ได้กำหนดตัวประกอบกำลังข้อ จำกัด สำหรับผลิตภัณฑ์ส่องสว่างยกเว้นข้อกำหนดที่ว่าค่าตัวประกอบกำลังต้องเป็นไปตามหรือสูงกว่า 0.90 สำหรับผู้ผลิตเพื่ออ้างว่าผลิตภัณฑ์มีตัวประกอบกำลังสูง นักออกแบบแสงสว่างสถาปนิกและผู้ระบุแสงอื่น ๆ มักจะระบุบัลลาสต์ HPF สำหรับอาคารที่มีอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนเช่นโรงพยาบาล

ตาม ANSI ขีด จำกัด THD ปัจจุบันสูงสุดก่อตั้ง 32% สำหรับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดเต็ม นอกจากนี้ยัง จำกัด แอมพลิจูดของฮาร์มอนิลำดับที่สามถึง 30% ของแอมพลิจูดพื้นฐานและ จำกัด แอมพลิจูดของฮาร์มอนิกลำดับสูงทั้งหมด CSA, IEC และ IEEE ตั้งค่าขีด จำกัด THD ปัจจุบัน 20% สำหรับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดสามารถใช้งานได้กับหลอดไฟ T12 และ T8 4 ฟุตเป็นตัวประกอบกำลังสูงที่มีค่า THD น้อยกว่า 20%

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (CFLs) บางตัวมีปัจจุบัน THD มากกว่า 100% แต่มีพลังงานที่ใช้งานต่ำเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ THD สูงอื่น ๆ เช่นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลดังนั้นองค์กรมาตรฐานจึงไม่ได้กำหนดข้อกำหนดด้านคุณภาพพลังงานสำหรับ CFL

ยูทิลิตี้บางอย่างตั้งค่าข้อกำหนด THD ปัจจุบันสำหรับผลิตภัณฑ์ในโปรแกรมแรงจูงใจด้านแสงสว่าง ตัวอย่างเช่น Duke Power Co. ใน North Carolina และ New England Electric Systems จำกัด THD ปัจจุบันสำหรับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดเต็มถึง 20%

นอกจากนี้ New England Electric Systems จำกัด ปัจจุบัน THD สำหรับ CFLs เป็น 25%