NTC熱敏電阻護航,照明係統有效抑製湧浪電流侵害
發布時間:2016-07-26 責任編輯:susan
【導讀】照明產業持續推動電感性負載,令人困擾的是,其產生的電感抗與係統的電阻反向,會降低係統的效率,PFC得以解決上述問題。但PFC在初始充電時,將產生損壞係統中其他電路的湧浪電流,而透過熱敏電阻的使用,可有效抑製湧浪電流,避免電路受到損壞。
建立照明係統的方式繁多,而優良的設計能直接提升能效,並節省材料花費。現今的照明產業逐漸從240V轉變為277V,以提高效率。因此現在正是將功率因數修正(Power Factor Correction, PFC)介紹給照明產品製造商的絕佳時機。由於這些照明係統無論如何都須要更新,原始設備製造商(OEM)可同時享受PFC的眾多優勢。
邁向電感性負載是對PFCxuqiudekaiduan。chuantongdezhaomingyingyongshiyongdianzuxingfuzai,lirubaichideng。raner,dianzuxingfuzaidequedianwei,tamendaoruxitongzhongdedianzuhuichanshengreneng。renenghuidaozhigonglvhaosun,bingjiangdixiaolv。weibimianzhexiesunshi,zhaomingchanyechixutuidongdianganxingfuzai,liruxiaolvjiaogaodeyingguangdeng。tu1為基於電感性負載的照明係統。

圖1.將並聯電容器加在電感性負載上
功率因數修正 降低電壓/電流相位差
遺yi憾han的de是shi,許xu多duo照zhao明ming設she備bei製zhi造zao商shang實shi現xian電dian感gan性xing負fu載zai的de方fang式shi嚴yan重zhong降jiang低di了le照zhao明ming係xi統tong效xiao率lv。在zai許xu多duo情qing況kuang下xia,他ta們men隻zhi是shi沒mei有you意yi識shi到dao,功gong率lv因yin數shu修xiu正zheng能neng以yi簡jian易yi且qie花hua費fei低di廉lian的de方fang式shi解jie決jue這zhe些xie問wen題ti。
就其性質而言,電感性負載將電壓與電流的相位互相轉換。特別是,其產生的電感抗與係統的電阻反相。此相位差會降低係統的效率。
功率因數(PF)為係統實際功率(Real Power)與其視在功率(Apparent Power)的比率,視在功率為期望的係統功率,而實際功率為實際得到的功率。依據應用而定,反相係統的效率最低,可能會降至60%。
功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)修(xiu)正(zheng)的(de)目(mu)標(biao)為(wei)將(jiang)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)降(jiang)至(zhi)最(zui)低(di)。電(dian)容(rong)抗(kang)可(ke)用(yong)於(yu)將(jiang)電(dian)感(gan)抗(kang)帶(dai)回(hui)係(xi)統(tong)僅(jin)有(you)的(de)電(dian)阻(zu)相(xiang)位(wei)中(zhong)。隻(zhi)需(xu)要(yao)有(you)正(zheng)確(que)特(te)質(zhi)的(de)電(dian)容(rong)器(qi),亦(yi)即(ji)有(you)夠(gou)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)比(bi)率(lv)以(yi)及(ji)與(yu)電(dian)感(gan)抗(kang)有(you)180度的反相(圖1)。
功率因數修正效益多
於照明係統中套用PFC的優點眾多,以下分別說明:
.效率提升
依據不同的應用,於照明係統中增加PFC所能提升的效率高達80∼95%。隨著公共事業費用高漲,這將使以PFC為基礎的照明係統吸引大量的終端客戶。
.易於安裝
隻要有一個電容器,就能將PFC導入至照明係統中。請注意:同時也需要一個湧浪電流限製器,以避免開機時電容器的起始電容損壞係統。
.降低功率供應花費
功率因數高的係統能透過較小的功率供應執行與功率因數低的係統相同的工作。需要承載較少的電流代表需要較小且價格較低的發電機、導體、變壓器與開關,因此可精簡機體並節省材料花費。
.穩定性提升
效率較高的係統須消耗較少熱能,因此可讓係統於可接受的溫度範圍內維持係統穩定運作。
.區別性特點
無wu論lun您nin的de設she計ji是shi單dan機ji產chan品pin,或huo合he並bing成cheng為wei一yi個ge大da型xing係xi統tong的de一yi部bu分fen,相xiang較jiao於yu同tong等deng級ji效xiao率lv較jiao低di的de係xi統tong而er言yan,較jiao高gao的de功gong率lv效xiao率lv都dou能neng驅qu動dong等deng級ji較jiao高gao的de係xi統tong。
.低運作成本
對大型的照明應用來說,透過PFC所營造的高效率能對公共事業的花費有實質的節省。
.產業動力
早在十多年前,功率因數修正就在歐洲、中國大陸以及日本成為強製標準。雖然PFC在美國的采用率不高,但卻被持續套用於越來越多的應用之上,尤其是照明係統。顯而易見地,PFC很有意義且最終將被目前還沒有需求的應用所使用。預期PFC將成為其未來需求的公司,將在日後受益於今日將PFC作為其區別性特點之一。無法提供PFC的製造廠商將很快發現自己沒有競爭力。
抑製湧浪電流 熱敏電阻便宜又好用
PFC電dian容rong器qi在zai初chu始shi充chong電dian時shi,將jiang產chan生sheng係xi統tong所suo能neng承cheng受shou的de最zui大da電dian流liu。此ci短duan暫zan的de湧yong浪lang電dian流liu可ke能neng比bi係xi統tong的de運yun作zuo電dian流liu高gao上shang許xu多duo,而er依yi據ju照zhao明ming應ying用yong而er定ding,可ke能neng會hui損sun壞huai係xi統tong中zhong的de其qi他ta電dian路lu。為wei避bi免mian此ci種zhong損sun壞huai,需xu要yao能neng限xian製zhi湧yong浪lang電dian流liu的de電dian路lu。
湧(yong)浪(lang)限(xian)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)核(he)心(xin)為(wei)高(gao)電(dian)阻(zu)。在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)放(fang)置(zhi)電(dian)阻(zu)器(qi)可(ke)限(xian)製(zhi)電(dian)容(rong)器(qi)能(neng)取(qu)得(de)的(de)電(dian)容(rong)。然(ran)而(er)一(yi)旦(dan)電(dian)容(rong)器(qi)已(yi)充(chong)電(dian),若(ruo)電(dian)阻(zu)器(qi)留(liu)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong),其(qi)將(jiang)會(hui)持(chi)續(xu)造(zao)成(cheng)熱(re)能(neng)損(sun)失(shi),並(bing)將(jiang)降(jiang)低(di)總(zong)效(xiao)率(lv)。基(ji)本(ben)上(shang),一(yi)旦(dan)湧(yong)浪(lang)電(dian)流(liu)受(shou)限(xian),開(kai)關(guan)可(ke)用(yong)來(lai)繞(rao)過(guo)電(dian)阻(zu)器(qi)。
處理湧浪電流最有效率的方式是使用熱敏電阻(Thermistor)。熱敏電阻是一種特殊的可變電阻器,其電阻依據溫度而定。舉例來說,負溫度係數(Negative Temperature Coefficient, NTC)熱敏電阻,其溫度上升時能大幅度且可預測地降低電阻。
為限製湧浪電流,將NTC熱敏電阻放置於電源以及PFC電容器和電感性負載電容器之間(圖2)。開機時,NTC熱敏電阻溫度低,故能提供高電阻。除了限製進入電容器中的電流外,此高電阻產生的熱能將提高熱敏電阻的溫度。

圖2.加入NTC熱敏電阻以限製湧浪電流
NTC自動加熱的同時,其電阻快速下降。當湧浪電流趨於平穩的同時,NTC熱敏電阻的溫度已經足夠將電阻降到最低,且能讓電流通過,而不對係統運作或效率帶來負麵的影響。如此一來,NTC熱敏電阻能有效地提供限製湧浪電流所需的電阻,同時排除了對額外電路係統的需求,如旁路開關。
NTC熱敏電阻的耐用度須相當高,其有效運作範圍介於-50℃∼250℃。目前,電路保護元件製造商已意識到至277V的轉變,並針對照明應用開發了用於此種較高電壓等級的熱敏電阻,同時為業界提供具UL與CSA認證的熱敏電阻,客戶因此可將由於電阻熱能而損耗的功率效率降至最低。
適用於照明應用的NTC熱敏電阻的價格範圍為0.15∼0.90美元。與那些售價0.50至1美元以上的電阻器相比,NTC熱re敏min電dian阻zu所suo被bei評ping定ding的de等deng級ji足zu以yi處chu理li電dian燈deng安an定ding器qi的de大da量liang電dian流liu。電dian阻zu器qi的de價jia格ge同tong時shi需xu要yao將jiang湧yong浪lang電dian流liu受shou限xian後hou,用yong於yu繞rao過guo電dian阻zu器qi的de電dian路lu考kao量liang進jin去qu。
功率因數修正極為簡易且安裝價格低。就能提高的效率而言,PFC對許多電感性照明應用來說都是必然的新選擇,即使原本的設計不要求使用PFC。且有了負溫度係數熱敏電阻後,照明設備商便能保護照明係統,在無需複雜昂貴的旁路電路之下,使其免受到跟PFC相關之湧浪電流的影響。
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