Informations Essentielles Sur le Facteur De Puissance Luminaire LED
Informations Essentielles Sur le Facteur De Puissance Luminaire LED
Introduction
Le facteur de puissance désigne le rapport entre la puissance utile (c’est-à-dire le produit de la tension et du courant) et la puissance apparente, qui varie de 0 à 1. Normalement, le facteur de puissance luminaire led peut atteindre 0,95, voire 0,97 à 0,99, il ne reçoit donc pas autant d’attention dans l’industrie que d’autres paramètres (tels que l’efficacité lumineuse, la puissance, la lentille, etc.). Cependant, il existe encore sur le marché des lampes traditionnelles et des lampes LED qui ont des facteurs de puissance faibles. Ces luminaires entraîneront des charges de courant accrues sur le réseau électrique, nécessitant l’utilisation de fils de cuivre plus épais pour réduire les surcharges thermiques et les chutes de tension sur les câbles d’alimentation, ce qui entraînera une augmentation des coûts de construction municipale. Bien que certains pays et régions facturent des frais supplémentaires pour la puissance réactive, nous pensons qu’il est nécessaire d’améliorer le facteur de puissance à la source. Avant cela, nous devons savoir ce qu’est le facteur de puissance et son importance. En même temps, nous devons également savoir dans quelles circonstances la LED a un meilleur facteur de puissance, car les lampes LED n’ont pas toujours un facteur de puissance élevé.
Qu’est-ce que le facteur de puissance ?
Le facteur de puissance désigne le rapport entre la puissance active (c’est-à-dire le produit de la tension et du courant) et la puissance apparente dans un circuit CA. C’est un paramètre important pour mesurer l’efficacité des équipements électriques et la qualité du système électrique. La puissance utile est la puissance réellement utilisée pour effectuer un travail dans le système, tandis que la puissance apparente est la puissance totale du système, y compris la puissance utile et la puissance réactive (puissance causée par la différence de phase entre le courant et la tension, qui n’effectue généralement pas de travail utile). Grâce à la formule de calcul du facteur de puissance (facteur de puissance = puissance active / puissance apparente), nous pouvons savoir que la valeur du facteur de puissance est comprise entre 0 et 1, ce qui inclut le facteur de puissance luminaire led.
Pour une charge purement résistive, le facteur de puissance est égal à 1, ce qui signifie que la tension et le courant sont en phase. Cela signifie que tout le courant est utilisé pour effectuer un travail utile et que rien n’est gaspillé. Cependant, pour les charges inductives (comme les moteurs, les transformateurs, etc.) et les charges capacitives (comme les condensateurs, etc.), le courant sera en retard ou en avance sur la tension, ce qui entraînera une utilisation inefficace d’une partie de l’énergie électrique et le facteur de puissance sera inférieur à 1. Un faible facteur de puissance signifie que la puissance réactive dans le circuit est importante, ce qui augmentera la perte d’alimentation de la ligne et réduira l’utilisation de l’équipement. Par conséquent, l’amélioration du facteur de puissance permet de réduire la consommation d’énergie du réseau électrique et d’améliorer l’efficacité des équipements et la qualité de l’alimentation électrique. Dans les applications pratiques, le facteur de puissance luminaire led peut être amélioré grâce à des mesures telles que la compensation de la puissance réactive et l’optimisation des méthodes de fonctionnement des équipements.
Pourquoi nous soucions-nous du facteur de puissance luminaire LED ?
Le facteur de puissance est important dans les systèmes électriques. ZGSM estime que son importance se reflète principalement dans les aspects suivants :
Améliorer l’utilisation de l’énergie : en l’absence de correction du facteur de puissance (lorsque le PF est trop faible), il y a une perte de puissance importante dans le système électrique. Lorsque ce travail inutile circule dans le circuit, il ne sera pas directement converti en énergie mécanique ou en énergie thermique utile. Mais ils créent un courant supplémentaire dans les équipements électriques. Ce courant supplémentaire provoque l’échauffement de la résistance interne de l’appareil, ce qui augmente la consommation d’énergie de l’appareil. Au contraire, l’amélioration du facteur de puissance peut réduire la perte de puissance réactive, améliorant ainsi l’utilisation de l’énergie.
Réduire la charge sur le réseau : l’amélioration du facteur de puissance peut réduire la puissance réactive sur le réseau, réduisant ainsi la charge sur le réseau. Ceci est crucial pour le fonctionnement stable du système électrique et permet d’éviter des problèmes tels que la surcharge et les pannes du réseau. Au contraire, un faible facteur de puissance peut provoquer un courant excessif dans le réseau, affectant négativement la stabilité du système électrique.
Affecte les performances de l’équipement : un facteur de puissance élevé peut prolonger la durée de vie de l’équipement électrique et réduire le gaspillage d’énergie. Lorsque le facteur de puissance est trop faible, une grande quantité de travail inutile sera générée dans le circuit, ce qui entraînera une surchauffe de l’équipement électrique. Qu’il s’agisse de l’équipement du réseau électrique lui-même ou de l’équipement électrique, ils n’aiment pas les environnements à haute température. Des températures trop élevées provoqueront un vieillissement accéléré des composants, entraînant une réduction des performances, voire des dommages. Autrement dit, un faible PF non seulement gaspille de l’énergie, mais endommage également l’équipement.
Faible facteur de puissance en raison de charges différentes
La raison du faible facteur de puissance est principalement liée à l’utilisation de composants inductifs et de composants capacitifs. Les équipements sont divisés en charges inductives et charges capacitives en fonction de la différence entre le nombre de composants inductifs et capacitifs. Les équipements comportant plus de composants inductifs sont des charges inductives, tandis que les équipements comportant plus de composants capacitifs sont des charges capacitives.
Charge ohmique pure
Outre les charges inductives et les charges capacitives, il existe également des équipements, des appareils électriques et des lampes qui sont des charges purement résistives (charge ohmique pure). Il s’agit d’une charge qui ne contient que des éléments résistifs dans le circuit. Lorsqu’il est sous tension, le circuit ne génère que de la chaleur et de l’énergie lumineuse et ne convertit pas l’énergie électrique en d’autres formes d’énergie. Dans une charge purement résistive, le courant et la tension changent de manière synchrone, c’est-à-dire qu’ils sont dans la même phase. Cela signifie qu’il n’y a pas de différence de phase entre le courant et la tension, de sorte que le facteur de puissance est égal à 1. Un exemple classique de charge purement résistive est une lampe à incandescence. Lorsque la lampe est allumée, l’énergie électrique est principalement convertie en énergie thermique et en énergie lumineuse, l’énergie thermique étant générée en raison du courant traversant le fil de résistance. Étant donné que la lampe est une charge purement résistive, son facteur de puissance est proche de 1, ce qui signifie que la lampe peut utiliser efficacement l’énergie électrique et la convertir en lumière/chaleur sans générer une grande quantité de puissance réactive. Bien entendu, cela ne signifie pas que l’efficacité lumineuse des lampes à incandescence est la plus élevée.
Charge inductive
La charge inductive désigne une charge qui contient un grand nombre de composants inductifs dans le circuit, ce qui est l’une des principales raisons du faible facteur de puissance de l’équipement. Les charges inductives comprennent les moteurs, les transformateurs et les inducteurs, qui génèrent des champs magnétiques pendant le fonctionnement, ce qui entraîne un retard du courant par rapport à la tension. Cette hystérésis crée une différence de phase entre le courant et la tension, réduisant ainsi le facteur de puissance. Nous expliquerons les raisons spécifiques dans la section suivante. Un exemple typique de charge inductive est une lampe HID, dont le ballast électromagnétique est intrinsèquement inductif, ce qui fait que son facteur de puissance est généralement d’environ 0,7 ou même inférieur à 0,5. Les lampes LED appartiennent également à cette catégorie, et le facteur de puissance des lampes LED peut atteindre 0,97.
Charge capacitive
La charge capacitive désigne une charge qui contient un grand nombre de composants capacitifs dans le circuit. Contrairement aux charges inductives, les charges capacitives (telles que les condensateurs) font que le courant devance la tension, augmentant ainsi le facteur de puissance. Cependant, si la réactance capacitive est trop grande, de sorte que la réactance capacitive est supérieure à la réactance inductive, le courant devancera la tension d’un angle de phase plus grand, ce qui entraînera également une diminution du facteur de puissance. En règle générale, des condensateurs sont ajoutés à l’équipement (pilote de LED) pour compenser la puissance réactive afin d’améliorer le facteur de puissance.
Le principe de base fait référence au facteur de puissance
Dans la section précédente, nous avons appris que la présence de composants inductifs et de composants capacitifs dans les équipements entraîne une réduction du facteur de puissance de l’équipement. Quelle en est donc la raison spécifique ? Nous expliquons ici les bases en termes plus simples.
Lorsqu’il y a des charges inductives dans un appareil (des composants qui génèrent des champs magnétiques, tels que des moteurs, des transformateurs et des inducteurs), lorsque le courant traverse ces appareils, ils créent un champ magnétique qui stocke l’énergie. Si nous imaginons le champ magnétique comme un seau et le courant électrique comme de l’eau, lorsque le robinet est ouvert, l’eau commence à couler dans le seau, mais le seau ne se remplit pas immédiatement. En effet, l’eau met du temps à couler et à remplir le seau. De même, lorsque le courant traverse une charge inductive, il crée un champ magnétique à l’intérieur de la charge, mais ce champ magnétique prend du temps à se développer. Ce courant généré en raison de l’établissement d’un champ magnétique est appelé « courant de réaction inductif ». Ce courant n’est pas réellement converti en énergie utile pour la charge, mais est stocké dans le champ magnétique. Il existe une différence de phase entre ce courant et la tension, ce qui signifie que la tension a commencé à changer, mais que le courant n’a pas encore rattrapé le changement de tension.
Dans les charges inductives, ces composants (tels que les moteurs) peuvent en effet entraîner une augmentation de la consommation d’énergie du réseau, même si le moteur réel ne consomme pas autant d’énergie. En effet, les charges inductives consomment de la puissance réactive ainsi que de la puissance active. La puissance réactive n’est pas utilisée directement pour effectuer un travail, mais sert à maintenir le champ magnétique à l’intérieur de l’appareil. En raison de la présence de charges inductives, le courant circule dans le système, ce qui entraîne une augmentation de la puissance totale (puissance apparente) du système. En raison de la consommation d’énergie réactive des charges inductives, le réseau doit fournir plus de courant pour répondre aux besoins de l’équipement. Cela entraîne une augmentation de la consommation d’énergie du réseau, même si le moteur réel ne consomme pas autant d’énergie. Par conséquent, lors de la conception et de l’exploitation des charges inductives, l’impact de la puissance réactive doit être pris en compte pour améliorer l’efficacité de l’équipement et réduire la consommation d’énergie du réseau.
Quels facteurs affectent le facteur de puissance luminaire LED ?
Dans les deux premières sections, nous avons présenté ce qu’est le facteur de puissance, pourquoi nous nous en soucions et l’impact de la différence de facteur de puissance sur le réseau électrique. Dans cette section, nous expliquons principalement quels facteurs affectent le facteur de puissance dans les lampes LED.
Utilisation d’une alimentation électrique de qualité inférieure
En tant que composant principal des lampes, l’alimentation LED a une grande influence sur le facteur de puissance luminaire led. En effet, elle contient plus de composants perceptifs que les autres composants de la lampe. Cependant, les pilotes LED produits par différents fabricants d’alimentations ont des performances très différentes en termes de facteur de puissance. Par exemple, le facteur de puissance de l’alimentation de la série EUM d’Inventronics peut atteindre 0,97 ou même plus, tandis que le facteur de puissance de l’alimentation de la série MXG de Done ne peut atteindre que 0,95. Différentes séries de pilotes LED du même fabricant ont également des performances de facteur de puissance très différentes. Par exemple, le PF de l’alimentation D4i de l’EBS-080S105BT2 peut atteindre 0,98.
Configuration d’alimentation déraisonnable
Le facteur de puissance d’une même alimentation varie considérablement selon les configurations de lampe. La configuration de la lampe dépend ici principalement du degré de correspondance entre la charge de la lampe et le pilote de LED. Le tableau ci-dessous montre que plus la charge de la lampe est faible, plus la valeur du PF est mauvaise. En prenant l’exemple de l’EUM-075S105DG, lorsque la charge de la lampe est de 72 W (la puissance totale de la lampe est de 80 W), le PF peut atteindre 0,97. Si la charge de la lampe tombe à 60 W, le PF tombera à 0,96. Si elle continue à baisser à 50 W, le PF tombera à 0,95 ou même moins. L’approche correcte à ce stade est d’utiliser l’alimentation EUM-050 pour piloter le module LED correspondant afin d’obtenir une meilleure valeur de PF.
Utilisation de la fonction de gradation
La fonction de gradation des lampes LED est largement utilisée. Bien qu’elle puisse économiser de l’énergie, nous devons également prêter attention à son impact sur le facteur de puissance (PF). Dans l’éclairage routier, les lampadaires LED réduisent la puissance après minuit lorsque le trafic routier diminue pour réduire l’éclairage excessif. Un autre exemple est que dans l’éclairage des entrepôts, les lampes industrielles et minières LED ajusteront la puissance en fonction de l’espace occupé (occupé ou inoccupé), réduisant ainsi l’éclairage inutile. Habituellement, lorsque la demande d’éclairage est faible, les lampes LED réduisent la puissance en modifiant la puissance du pilote LED pour atteindre des objectifs d’économie d’énergie, c’est-à-dire en réduisant la puissance de sortie du pilote LED. À partir du deuxième point, nous pouvons comprendre que le facteur de puissance luminaire led peut être réduit dans ce cas. Il est recommandé que ce rapport ne dépasse pas 50 % dans ce cas. Si la réduction de puissance dépasse 50 %, un compromis doit être fait entre l’économie d’énergie et la valeur PF.
Solution ZGSM avec un bon facteur de puissance luminaire LED
Toutes les lampes ZGSM ont des réglages de puissance et de charge raisonnables, et toutes ont un bon facteur de puissance. Dans des circonstances normales, le facteur de puissance luminaire led peut atteindre 0,97, voire plus. Si la fonction d’atténuation est utilisée, nous essayons également d’exiger que la valeur du facteur de puissance atteigne 0,9. Si vous êtes intéressé par nos lampes les plus vendues, vous pouvez nous contacter.
Summary
Le facteur de puissance est un paramètre important qui limite la puissance réactive dans les appareils de puissance. Il s’agit d’une indication de la puissance réelle, apparente et réactive dans un appareil de comparaison. Les pilotes LED ont de meilleures performances sur le PF en raison de l’utilisation de leur correcteur de facteur de puissance (PFC) interne. Différents fournisseurs de pilotes LED ont des capacités différentes dans ce domaine, et il est recommandé aux fabricants de lampes LED de les examiner. Dans le même temps, nous devons essayer d’éviter un faible PF causé par une configuration de lampe déraisonnable (charge trop faible). De plus, la valeur PF des lampes LED diffère considérablement entre les systèmes d’éclairage à pleine charge et à intensité variable. Mais ZGSM estime que pendant la gradation, le facteur de puissance luminaire led inférieur par rapport au courant d’entrée consommé n’est pas un problème.
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Je m’appelle Taylor Gong, je suis le chef de produit de ZGSM Tech. Je travaille dans l’industrie de l’éclairage LED depuis plus de 13 ans. Bon en conception d’éclairage, en configuration de système d’éclairage public et en support technologique pour les appels d’offres. N’hésitez pas à nous contacter. Je suis heureux de vous fournir le meilleur service et les meilleurs produits.
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