節(jié)能燈與功率因數(shù)

1、節(jié)能燈與功率因數(shù)這篇文章的起因是 一在計算節(jié)能燈的電流時，涉及到節(jié)能燈的功率因數(shù)，同時又想到到線路（供電電源）的功率因數(shù)，二者之間的區(qū)別！一、節(jié)能燈的說明：節(jié)能燈的選購問題略介一二，以饗讀者。一）、細思量，節(jié)能燈的誘惑不可擋顧名思義，節(jié)能燈能節(jié)能是毋庸置疑的。一般地，在獲得同等照明程度的前提下，普通的日光燈比白熾燈節(jié)能已是人所共知的事實，而采用電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能燈相對于普通日光燈（它采用電磁式鎮(zhèn)流器）更可節(jié)約40%勺電能。考察燈具節(jié)能與否不能孤立地以燈的“絕對功率值"來比較，正確的辦法是看燈在單位電功率下的光能量大小（Lm/W，換言之就是要考察其發(fā)光效率的大小。以市場上常見的11W節(jié)能

2、燈和60W白熾燈做比較，前者的光通量約600Lm光效為55Lm/W后者是630Lm光效為11Lm/W由光通量看，兩者亮度相當，但光 效上相差5倍，前者的節(jié)能效果不言而喻。為什么會出現(xiàn)這樣大的差異呢？這可從以下四個方面予以解釋：1. 由于節(jié)能燈并非靠物體被加熱到白熾態(tài)而發(fā)光的，這就大大降低了白熾燈進行“電-光”轉換時的大量熱能損耗，節(jié)能燈也有燈絲，但它只起到激活電子的功能，耗電很少，這種燈屬于典型的“冷光源"。2. 節(jié)能燈采用稀土三基色熒光粉，比起日光燈所用的鹵素熒光粉的發(fā)光效率更高。3. 節(jié)能燈配用的電子鎮(zhèn)流器比老式日光燈配用的電磁式鎮(zhèn)流器輸出電壓的頻率要高得多，前者是幾萬赫茲，后者

3、只有50赫茲，高頻電壓能夠更有效地激發(fā)熒光粉，這也是前者光效高的一個重要原因。4. 由于老式電磁式鎮(zhèn)流器只能夠提供較低的啟輝電壓，所以它只能配用較粗的燈管，電子式鎮(zhèn)流器卻可以很輕松地提供高啟輝電壓，配用細管徑燈管很合適，粗細管徑的最大區(qū)別在于，細徑燈管比粗徑管節(jié)能約10%.不僅如此，節(jié)能燈如果只以節(jié)能論優(yōu)點就太可惜了，更多的優(yōu)勢列舉如下：1）.功率因數(shù)高，且呈容性特征，能中和其它家電的感性成分，可以降低線路空耗。2） .電壓適應性強，啟動性能好。無論城鄉(xiāng)，大家可能都飽受過低電壓之苦，節(jié)能燈能保證180伏低壓下啟動（多數(shù)能在150伏下啟動），而且電壓的變化并不會帶來太大的亮度改變，這比白熾燈要強

4、的多。3）.色還原性好。想必不少人都有過在布店的日光燈下精心挑選的衣服拿到真日光下又后悔不迭的感受，鹵素熒光粉的日光燈和白熾燈下很難準確反映物體的顏色，只有采用三基色熒光粉的節(jié)能燈才能有最好的色還原效果。4）.色溫類型豐富。常用的色溫等級從 2700K-6400K如此豐富的色溫等級足以滿足家庭各個特殊情況的照明需要。例如北方的冬季選用3000K以下的低色溫燈能獲得白熾燈的“溫暖"效果，相反地，若想獲得清麗、明快的照明效果選用5000K以上高色燈就很合適。5）.發(fā)熱量低。有空調(diào)的家庭對此體會最深，不難想象，空調(diào)制冷時若在室內(nèi)卻點燃一只火爐般的白熾燈會有什么感受。6） .有益于眼保健。豐

5、富的色溫和優(yōu)異的色還原能帶來舒服的視覺效果，更重要的是，節(jié)能燈工作于幾萬赫的高頻狀態(tài)，徹底消除了50赫工作日光燈的閃爍感，解除了長時間燈下作業(yè)的眼疲勞感。羅嗦這么6多遠采算啟帳來果的觀1以三節(jié)能燈四處照電費卻是均照（荷個0小0時，電U5囁=3若采元怎么樣白熾燈一算電您是:了嗎60/1000（ 5X360 二、精挑選，節(jié)能燈的壽命更長遠別無選擇，唯有扔了 “電燈泡 ”換上節(jié)能燈。剩下的事情就是如何在燈具店琳瑯滿目的節(jié)能燈中作出正確選擇了。要正確選擇， 了解一下節(jié)能燈的結構、參數(shù)等基本指標還是必要的?，F(xiàn)在市面上的節(jié)能燈多是緊湊型（ CFL ）的，體積很小，插口與白熾燈完全統(tǒng)一，可以不動原有線路直接

6、使用。一般地，節(jié)能燈主要是按燈管外形來分類， 用英文字母來象形化地命名，例如：H、2H形、U、2U、3U形、2D形、O形、n形和螺旋形等。不同的外形，能適應不同的裝配等需求，有的還在燈管外面 罩上一個透明或磨沙的外罩，用于防護燈管和使光線均勻。節(jié)能燈的基本參數(shù)分光參數(shù)和電參數(shù)兩類，用戶需要簡單了解的主要有以下幾項：1. 功率P:反映燈單位時間的耗能大小，規(guī)格從 5-36W不等，家庭或幾個平方小面積照明時 9W、11W、13W的較合適，這幾種功率的燈在工藝上較為成熟，相 對性能價格比較高。10平方米以上的廳室照明可選用 32W、36W直管形燈具。2. 功率因數(shù)COS?該參數(shù)看似供電部門最關心，其

7、實對于用戶自己也很重要，理論研究表明：功率因數(shù)越低，往往該燈的諧波成分越大，燈管也較容易過早地 兩端發(fā)黑。一般地，質(zhì)量較好的節(jié)能燈，功率因數(shù)能達到 0.95以上，質(zhì)量低劣的燈多在 0.5-0.7之間，僅略越過電磁式鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)（ 0.5左右）一點點，名牌廠家 生產(chǎn)的較大功率的節(jié)能燈采用有源功率因數(shù)校正（APFC）技術，它的功率因數(shù)更高，接近純阻性的 1.3. 電流諧波總量（ THD ）及各次分量： THD 一般應在 50%以下，此值越小，諧波電流越小，功率因數(shù)越高，使用時所產(chǎn)生的高頻干擾越少。4. 光通量（lx）有光通維持率：前者反映燈管發(fā)光能力的高低，數(shù)值越大越好，后者表示燈管衰老的快慢

8、，一般2000小時后的維持率應在80%以上。5. 顯色指數(shù)Ra: 般在63-85之間，此值越大表示對色彩的還原性越好。6. 色溫T:反映光的色特性，數(shù)值越大越接近日光色，數(shù)值越小越接近白熾燈的暖色調(diào)。數(shù)值高低無優(yōu)劣之分，依個人喜好而定。一般地，東方人較偏愛暖調(diào)低 色溫的，西方多偏冷調(diào)高色溫的。和前述的光效等，看到這里可能更加一頭霧水，究竟怎么個挑選法呢？好，這里再提供直接的 “秘技”若干，供購買時參考。1. 一般的選購常識與其它電器相似。 如選擇帶有長城標志和其它安全認證的產(chǎn)品； 選擇品牌知名度較高者（國內(nèi)外較著名的節(jié)能燈品牌或廠家有： 飛利浦 PHILIPS、美國通用GE,德國奧斯蘭OSRA

9、M、威海北洋、陽光集團、遠東、建湖、上電、泗陽燈泡廠等等）；選擇包裝精美、外觀精致、廠家地址電話齊全和技術說明完整者（不少小廠或不負責任的廠家由于批量和成本的原因常在這方面 “精打細算”） 。2. 看啟動性能。若店家有調(diào)壓器最好，斷電狀態(tài)下先把調(diào)壓器旋在150v （可按說明書上所列的最低啟動電壓指標）輸出上，裝上一個冷態(tài)的燈，手離開燈，接通電源能一次點燃者最好。這里敘述如此繁瑣是有道理的，因為節(jié)能燈的啟動有兩個特性，一是溫度越高啟動越容易，二是有人體接觸的感應作用下燈也較容 易啟動。還要提醒一下所謂的 “一次點燃”問題，不少燈一開即亮，這不好，較考究的燈往往在其內(nèi)部設有啟動時的燈絲預熱電路，啟

10、動時會有0.4秒左右延時，所以 “一次點燃 ”應當理解為啟動時閃爍最少，燈管的根部不要出現(xiàn)紅光。3看工作狀態(tài)。白熾燈的購買做到上一步也就行了，節(jié)能燈則不然，啟動順利后應當把調(diào)壓器旋到頭，輸出250V電壓，高壓下工作5分鐘以上，讓它迅速升溫，看看是否出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，同時嗅嗅燈的上方是否有異味溢出等。4. 看干擾情況。在我國，電磁兼容性已是電器必須通過的項目，然而，此項目檢測很復雜，用戶購燈時一看包裝上是否有通過國家電磁兼容性測試的標志，二 是帶一個中短波收音機，當燈工作時，把收音機置于附近，收音要中短波無電臺處發(fā)出的噪音越低，被測燈的電磁兼容性就越好。5. 看工作后的表現(xiàn)。最后別忘了比較一下拆卸后

11、燈體的溫度，溫度越低越好，另外，測試后燈管根部會出現(xiàn)一段發(fā)黑的痕跡，請務必注意，此發(fā)黑段越長、越 黑，燈管壽命往往越低。6. 外觀驗收。燈的塑料殼必須選那種工程塑料阻燃型的。普通塑料易變形且易燃，是禁止用于節(jié)能燈生產(chǎn)的。從表面上可簡單判別二者，后者表面較光滑，有 光澤，前者表面有類似磨沙玻璃的質(zhì)感。另外，從燈管上看，可把多只燈放在一起比較，燈管形狀和尺寸一致性較好的多為機器彎折成型，產(chǎn)品的一致性好， 質(zhì)量較容易得到保證，維修時的互換性較佳。當然，外觀上還不能有裂縫、松動和接口間被撬過的痕跡。三、 學會用，節(jié)能燈的效益更顯著要發(fā)揮節(jié)能燈的效益，首要的是保證燈的長壽使用，必須注意以下幾點：1. 不

12、要在高溫、高濕環(huán)境下使用。由于現(xiàn)在的節(jié)能燈多是緊湊型的，它內(nèi)部散熱條件極差，印刷電路板布線間距很小，內(nèi)部又處于高頻高壓工作狀態(tài)，因此， 高溫、高濕下很容易導致磁性材料的變性、線路之間放電、晶體管的二次擊穿、元件焊盤過早出現(xiàn)熱應力縫隙等。舉例說來，在浴室和廚房使用這種燈就很不 合適。2. 由于節(jié)能燈的燈管很嬌嫩，與燈體的連接工藝不是很理想，在活動較多的場合如臺燈上使用這種燈要借助燈自身或臺燈燈罩進行燈管的防護，可以選用尺寸 較小的環(huán)形（O形）節(jié)能燈，既能取得光線均勻的效果，又能得到很好的防護。要特別注意的是，安裝、拆卸這類燈時務必不要手持燈管部位，以免其受力破裂。3. 不要把這種燈裝在有調(diào)光裝置

13、的燈座內(nèi)，以免發(fā)生不測。4. 自行拆卸這種燈要注意，一是燈體上下兩部分多為卡口而不是螺紋連接，不少用戶直到把內(nèi)部引線都擰斷了都無法打開燈體就是此原因。二是出現(xiàn)啟動故障 的燈，斷開電源燈打開它仍有可能在某些部位殘存 300余伏的高電壓，務必注意安全。5. 遇天氣過冷或電壓過低，燈出現(xiàn)啟動不良的現(xiàn)象時，千萬不要讓燈老是處于燈管發(fā)紅的大電流啟動狀態(tài)，可迅速關閉后再次通電，往往二次啟動可以奏效。二、下面是有關功率因數(shù)的說明在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（的余弦叫做功率因數(shù)（不完全對）,用符號cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即 cosO=P/S（基本正確，但應是 X =P

14、/S）功率因數(shù)的大小與電路的負荷性質(zhì)有關，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為 1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數(shù)都小于 1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低， 說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大， 從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的標準要 求。（1）最基本分析：拿設備作舉例。例如：設備功率為 100 個單位，也就是說，有 100 個單位的功率輸送到設備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無功損耗（ 無功功率和無功損耗是兩個概念，這里混淆了效率和功率因數(shù)的概念），只能使

15、用 70 個單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用 70 個單位，卻要付 100 個單位的費用（ 錯誤的說法 ）。在這個例子中，功率因數(shù)是0.7 （如果大部分設備的功率因數(shù)小于 0.9 時，將被罰款 ），這種無功損耗主要存在于電機設備中（如鼓風機、抽水機、壓縮機等 ），又叫感性負載。功率因數(shù)是馬達效能的計量標準。（2）基本分析：每種電機系統(tǒng)均消耗兩大功率，分別是真正的有用功（叫千瓦 ）及電抗性的無用功。功率因數(shù)是有用功與總功率（不應叫總功率，應稱為 “視在功率 ”）間的比率。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統(tǒng)運行則更有效率。（3）高級分析： 在感性負載電路中， 電流波形峰值在電壓波形峰

16、值之后發(fā)生。 兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。 功率因數(shù)越低， 兩個波形峰值則分隔越大。電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負荷，這些電感性的設備在運行過程中不僅需要向電力系統(tǒng) 吸收有功功率，還同時吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補償設備后，將可以提供補償感性負荷所消耗的無功功率，減 少了電網(wǎng)電源側向感性負荷提供及由線路輸送的無功功率。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低輸配電線路中變壓器及 母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償?shù)男б?。無功補償?shù)闹饕康木褪翘嵘a償系統(tǒng)的功率因數(shù)。因為供電局發(fā)出來的電是以 KVA 或者 MVA

17、 來計算的，但是收費卻是以 KW ，也就是實際所做的有用功來收費，兩者之間有一個無效功率的差值，一般而 言就是以KVAR為單位的無功功率。大部分的無效功都是電感性，也就是一般所謂的電動機、變壓器、日光燈，幾乎所有的無效功都是電感性，電容性的非常少見。也就是因為這個電感性的存在，造成了系統(tǒng)里的一個KVAR 值，三者之間是一個三角函數(shù)的關系：KVA 的平方 =KW 的平方 +KVAR 的平方簡單來講，在上面的公式中，如果今天的 KVAR 的值為零的話， KVA 就會與 KW 相等，那么供電局發(fā)出來的 1KVA 的電就等于用戶 1KW 的消耗，此時成本效益最高，所以功率因數(shù)是供電局非常在意的一個系數(shù)

18、。用戶如果沒有達到理想的功率因數(shù)，相對地就是在消耗 供電局的資源，所以這也是為什么功率因數(shù)是一個法規(guī)的限制。目前就國內(nèi)而言功率因數(shù)規(guī)定是必須介于電感性的0.91之間，低于0.9，或高于 1.0 都需要接受處罰。這就是為什么我們必須要把功率因數(shù)控制在一個非常精密的范圍，過多（過多？什么叫過多？） 過少都不行。供電局為了提高他們的成本效益要求用戶提高功率因數(shù)，那提高功率因數(shù)對我們用戶端有什么好處呢？ 通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用（ 對用戶，一般是增加投資不是減少 ），而且降低了本身電能的損耗。 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。 可以增加系統(tǒng)的裕度， 挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。 如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低， 那么在既有設備容量不變的情況下， 裝設電容器后， 可以提高功率因數(shù)，增加負載的容量。舉例而言，將 1000KVA 變壓器之功率因數(shù)從 0.8 提高到 0.98 時：補償前：1000X 0.8=800KW補償后：1000X 0.98=980KW同樣一臺 1000KVA 的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔 180KW 的負載。 減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費優(yōu)惠。此外，有些電力電子設備