对国际国内3个知名品牌7个规格的LED光源进行实测,将数据列表如下,及分析数据,解读数据的内涵。
功率因数为有功功率和视在功率的比值,在没有谐波情况下,功率因数用cosφ表示;功率因数为有功功率和视在功率的比值,当有谐波时,功率因数用PF表示。
PF=P/S
cosφ=P/S1
为保护厂家,将品牌用A、B、C代替,尽请谅解!
下面就数据进行分析。
1、实测功率与标称功率的偏差
表2 LED灯实测功率与标称功率
从表2可以看出,1)LED灯的实测有功功率与其标称功率均有不同程度的偏差,最高偏差近25%;2)正负偏差均有,表明制造标准的缺失或执行不力,造成这样的结果。
图1 LED灯的有功功率偏差
2、视在功率、有功功率、无功功率为违直角三角形原则
正常情况下,视在功率S、有功功率P、无功功率Q符合直角三角形原则,S是斜边,P和Q是两个直角边。表3最右一列为SQRT(S2-P2-Q2),正常情况下该值应该为0,但是从表中可以看出该值非但不为0,反而数值较大。因此,LED灯中存在第四种功率。
表3 LED灯功率表
3、功率因数
功率因数有两个不同的概念,PF和cosφ,其含义有所不同,PF包含谐波的影响,上面所说的第四种功率就是由于谐波造成的。当纯线型负荷时,两个功率因数相等,即PF=cosφ。表4列出了功率因数的比较和计算方法。
表4 功率因数表
为了直观表示,图2绘出了cosφ和PF的曲线和两者的差别,图中红色的为cosφ,蓝色的为PF值。
4、谐波
LED灯中会有一定量的谐波,需要加以治疗。但治理谐波需要付出代价的。因此,有些产品为了节约成本偷工减料,逃避应该承担的责任。
表5 LED的谐波
从表5可以看出,有两款LED灯谐波含量超高,THDI高达130%以上,非常糟糕!
从图3可知,PF越低,THDI越大,谐波越严重。反之亦然。
5、结论
对本次三个品牌、七款LED灯的测试,可以得出如下结论:
1)标称功率与实际功率偏差较大,最大偏差近1/4;
2)LED灯不符合视在功率、有功功率、无功功率直角三角形原则,即勾股弦定理,存在第四种功率;
3)功率因数PF和cosφ是两个不同的概念,PF包含谐波的影响;
4)本次测试的LED灯均有不同程度的谐波,PF越低,THDI越大,谐波越严重。
注:本文结论仅对本次试验样品负责!
试验条件
本试验是对民用建筑照明谐波进行研究,因此需要对民用建筑中常用的节能灯、直管荧光灯和LED等照明光源进行试验研究,研究大量使用该光源时的谐波特性,在回路上产生的谐波电流大小。因此,从实际工程应用考虑,在实验室搭建了一个模拟实际工程情况的试验平台,这样通过试验数据不仅能推导出大量使用节能灯后的谐波特性,还能够使试验结果与实际工程紧密结合起来。实验室的试验设备及器材见表1。
表1 试验设备及器材
Table 1 Test Equipment
试验中的电源必须满足GB 17625.1-2003的相关要求:
(1)试验电压应该为受试设备额定电压,单相试验电压应该为220V。试验电压变化范围应该保持在额定电压±2.0%内,频率变化范围应该为额定频率±0.5%之内。表1中的UPS可以保证电源的纯洁性。
(2)当受试设备按正常运行方式连接时,试验电压谐波含有率不应超过表2的指标。
表2 试验电压谐波含有率
(3)试验电压峰值应该在其有效值的1.40倍~1.42倍之间,并且应该在过零后87°~93°达到峰值。
测量仪表是本试验的主要仪器,详见表3、4、5。
表3 Fluke 1760 相关参数
Table 3 Fluke 1760 Parameters
表4 电压互感器相关参数
Table 4 Voltage transformer parameters
表5 电流互感器相关参数
Table 5 Current transformer parameters
因此,我们的试验是在实验室环境下、电源电压比较纯洁的情况下测试的,数据科学、有效,精度高,结论应该比较准确。