Небольшие генераторы и зарядные устройства
Полную мощность, которую устройство переменного тока получает от поставщика энергии, принято делить на две части – активную и реактивную. Активная мощность измеряется в ваттах и характеризует реальную работу, выполняемую устройством. Реактивная часть идет на создание электрического и магнитного полей в цепи во время работы устройства и определяет потерянную энергию.
Отношение активной и полной мощностей называют коэффициентом мощности (PF – power factor). Когда максимум напряжения совпадает с максимумом тока, коэффициент мощности равен единице. Во всех остальных случаях он меньше единицы. При коэффициенте мощности близком к единице схема выглядит чисто резистивной, и активная мощность совпадает с полной.
Когда коэффициент мощности не равен 1, форма графика тока отличается от формы напряжения. Это приводит не только к потерям мощности, но вызывает высокочастотные колебания, которые нарушают работу других подключенных в сеть устройств. Чем ближе PF к 1, тем большая мощность содержится на основной частоте тока и тем меньше помех создает устройство в электрической сети.
Устройства с коэффициентом мощности отличным от единицы вызывают сильные гармонические искажения напряжения сети и создают помехи для другого оборудования подключенного к тому же источнику
Коррекция коэффициента мощности
Корректор коэффициента мощности (PFC) позволяет приблизить форму потребляемого тока к той, которая существует при включении в сеть чисто активной нагрузки, устраняет гармоники входного тока и уменьшает помехи для других устройств, подключенных к тому же источнику напряжения.
Существует два типа корректоров коэффициента мощности: пассивный и активный.
Пассивный PFC использует катушки и конденсаторы и повышает коэффициент мощности до 0,7-0,85. Пассивный LC-фильтр – это недорогое решение, которое используют в маломощных устройствах. Пассивные корректоры просты и надежны, однако с ростом мощности в них приходится применять тяжелые и громоздкие дроссели, что увеличивает размер и вес зарядных устройств.
Активные корректоры мощности – это высокочастотные повышающие или понижающие DC-DC преобразователи, которые приближают форму графика входного тока к синусоиде и повышают коэффициент мощности до 0,95-0,98.
Генератор и зарядное
Производители небольших генераторов переменного тока устанавливают их номинальную мощность для резистивной, а не индуктивной нагрузки, поскольку в этом случае выходная мощность оказывается наивысшей.
Но многие зарядные устройства создают большую индуктивную нагрузку с низким коэффициентом мощности (часто около 0,7), а для правильной работы им необходимо высокое и стабильное пиковое напряжение. У некоторых небольших генераторов пиковое напряжение под нагрузкой падает (срезается верхняя часть синусоиды графика). Таким образом, чтобы обеспечить полную номинальную выходную мощность зарядного устройства, номинальная мощность генератора должна примерно в два раза превышать входную мощность устройства зарядки.
Зарядные с пассивным и активным PFC
Зарядное устройство с пассивным корректором мощности стоит дешевле, но работает только в узком диапазоне входного напряжения, как правило 210-230 вольт. Генератор для работы с таким устройством должен быть мощнее. Например, зарядное устройство с активным PFC мощностью 60 А и напряжением 12 Вольт будет выдавать номинальную мощность от генератора мощностью менее 1000 Вт, а для зарядного устройства такой же мощности, но с пассивным PFC потребуется генератор на 1500 Вт.
Чем ближе коэффициент мощности зарядного устройства к 1,0, тем больший зарядный ток можно ожидать при работе с имеющимся генератором
Устройства с активной коррекцией коэффициента мощности незаменимы для владельцев катеров, яхт и автомобилей, которым приходится заряжать аккумуляторы глубокого разряда вдали от крупных населенных пунктов, в местах где сетевое напряжение может легко колебаться на 10%. В этом случае модель с активным PFC не заметит изменения, а с пассивным просто перестанет работать.
