Hallo
Ich veruche seit einige zeit Antworten auf Folgenden Fragen über Netzteile zu Finden mit mässigen Erfolg
Ich bin für jede Hilfe Dankbar, besonderes für gute Links,die das Thema behandelt haben.
"was ist PFC,wie funktioniert es,
was ist der Unterschied zwischen aktive PFC und passive PFC und welche ist zu empfehlen."
"bei Netzteile mit höhere watt werte wie zb 550 watt ist der stromverbrauch in allgemeinen oder in ruhezustand
mehr als Netzteile mit niedrigere watt werte."
Grossadministrator bibons „PFC -aktive und passive“
Der sog. „Power Factor“ (PF abgekürtzt) bzw. Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen der Wirkleistung („active real power“ – an den Ausgang übertragenen Leistung) und der Scheinleistung („apparent power“ – aus dem Netz entnommenen Leistung, Produkt aus effektiver Netzspannung und effektivem Netzstrom). Im Grunde ist Leistungsfaktor (Power Factor) eine Meßlatte, wie effektiv die elektrische Energie genutzt wird. Ein höherer Leistungsfaktor stellt also eine höhere Nutzung der elektrischen Energie dar und letztendlich auch den höheren Wirkungsgrad.
Wozu ist eine Leistungsfaktor-Korrektur (PFC) ? Geringer Leistungsfaktor bedeutet einen schlechteren elektrischen Nutzungsgrad.
Je niedriger der Leistungsfaktor ist, desto größer wird die aus dem Netz entnommene
Energie. Wenn ein geringer Leistungsfaktor nicht korrigiert wird, muß ein Verbraucher
zusätzlich zur reellen Wirkleistung (active real power) eine mit Verlust behaftete
Blindleistung (reactive power) in Kauf nehmen. Dies bringt eine ganze Reihe von
Nachteilen mit sich.
Trotz der vielen Vorteilen von Schaltnetzteilen, wie die große Leistung bei kleinem
Volumen, sind Schaltnetzteile unglücklicherweise auch mit Nachteilen behaftet, denn
aus dem Netz wird der Strom in Form kurzer Impulse entnommen, deren Spitzenamplitude
vielfach höher ist als der resultierende Gleichstrom.
Zum Beispiel: dem Netz werden hohe Spitzen- und Effektivströme entnommen, die
sinusförmige Netzspannung wird verzerrt, es kommt zu Überströmen im Null-Leiter von
Drehstromsystemen, es werden störende harmonische Oberwellen erzeugt u.v.a.
Harmonische Oberwellen sind Verzerrungen der Grundschwingung durch Teilschwingungen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Frequenz der Grundschwingung sind.
Was ist Klirrfaktor (Total Harmonics Distortion – THD) ? Er ist das Verhältnis des Effektivwertes aller neu hinzukommenden Oberwellen zum Effektivwert der ursprünglichen Wellen.
Welche Rolle spielt Klirrfaktor (THD) bei Leistungsfaktor-Korrektur (PFC)? Wie bereits erwähnt wird der Eingangsstrom bei Schaltnetzteilen in Form von kurzen Impulsen entnommen und besitzt daher einen hohen Anteil an harmonischen Oberwellen.
Dadurch entstehen zusätzliche Probleme bezüglich der elektromagnetischen Störungen,
deren maximale Grenzen – wie von den gesetzlichen Normen (EN61000-3-2 + A1 + A2)
vorgesehen – einzuhalten sind.
Eine Aktive PFC-Schaltung regelt den entnommenen Eingangsstrom, daß dieser der
Netzspannung so folgen, als ob ein reiner Widerstand-Last ans Netz angeschlossen wäre.
Ein Widerstand-Last besitzt eine 0° Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung,
d.h. in diesem Fall Power Factor PF = cos 0° = 1. Da nur im Falle von reinen Sinusformen der Leistungsfaktor (PF) durch einfache CosinusGröße der Phasenverschiebung dargestellt werden kann, muß bei nicht sinusförmigen Strom- und Spannungsgrößen der Klirrfaktor (Total Harmonics Distortion – THD) zusätzlich berücksichtigt und ebenfalls von der aktiven PFC-Schaltung so gering wie möglich gehalten werden.
Was sind die Vorteile der Leistungsfaktor-Korrektur (Power Factor Correction – PFC)?
• Verbesserter Nutzungsgrad der elektrischen Energie, d.h. Reduzierung der Stromrechnung (eine typische Einsparung von bis zu 50% im Jahr)
• Erhöhung des Gesamt-Wirkungsgrades und der System-Kapazitäten • Verbesserung der Netzspannungsverläufe
• Reduzierung der Bauteil-Größen
• Reduzierung der Wärmeverluste
• Reduzierung von hochfrequenten EMV-Störungen (EMC) u.a.
Was ist der Unterschied zwischen Active PFC und Passive PFC? Passive PFC-Typen verwenden Induktivitäts-Drossel und Kondensatoren zur Zwischenspeicherung der entnommenen elektrischen Energie und gleichzeitig zur Unterdrückung der entstehenden harmonischen Oberwellen. Da die Netz-Energiequelle nur eine geringe Frequenz (50Hz oder 60Hz) besitzt, werden große und voluminöse Induktivitäts-Drossel/Spulen und Kondensatoren benötigt, zumal hierbei nur ein Leistungsfaktor von ca. 0,7 bis 0,8 erreicht werden kann. In diesem Fall steht der geringere Bauteil-Kostenfaktor einer passiven PFC dem größeren Platzbedarf und dem niedrigeren Leistungsfaktor gegenüber. Aktive PFC-Typen verwenden aktive Komponenten (zumeist bereits in einem IC
integriert), um die Stromentnahme - gemäß dem Spannungsverlauf - so zu regeln,
daß diese weitgehend ähnlich wie bei einem Widerstands-Last (PF = 1) verläuft.
Darüber hinaus ermöglicht die aktive PFC-Regelschaltung einen weiten Bereich
von Netz-Eingangswechselspannung (von 85 VAC bis 265 VAC) automatisch zu
verwenden. Gegenüber all diesen Vorteilen (bzgl. Wirkungsgrad, EMV-Störungen,
Baugröße, Weitbereichsregelung u.a.) steht nur der höhere Kostenfaktor.
Zum Stromverbrauch: Der Wirkungsgrad von Netzteilen ist abhängig von der Last - je höher die Last, desto besser der Wirkungsgrad. Ein 550W-Netzteil, das nur 150W abgeben muss, verbrät mehr Energie (durch den schlechteren Wirkungsgrad) in Form von Wärme als ein 300W-Netzteil, das bedingt durch die höhere Auslastung mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet. Die ATX-Norm sieht den Test des Wirkungsgrades bei hoher Last vor, dieser Wert wird dann auch gerne angegeben, ist allerdings völlig realitätsfern.
