Weshalb die Leistungsfaktorkorrektur für die Industrie wichtig ist

Der Leistungsfaktor (BL) eines AC-Stromversorgungssystems ist eine Maß dafür, wie effektiv der Strom vom Netz genutzt wird. Es ist das Verhältnis von Wirkleistung, (in Watt), die von der Last aufgenommenen wird, zur Scheinleistung (in Voltampere), die durch den Stromkreis fließt. Die Wirkleistung, die als Durchschnittswert eines momentanen Produkts von Volt und Strom kalkuliert wird, repräsentiert die aktuelle elektrische Energie, die zur Verrichtung der Arbeit verfügbar ist. Dagegen wird die Scheinleistung als Produkt der quadratischen Mittelwerte (RMS) in Volt und Strom berechnet. Wenn Energie kurzzeitig im Lastkreis gespeichert und zur Quelle zurückgeführt wird, oder wenn nicht lineare Last die Wellenform des Stroms verzerrt, übersteigt die Scheinleistung die Wirkleistung. Dies führt dazu, dass mehr Strom durch den Kreislauf fließt, als für die Übertragung von verwertbarer Energie notwendig ist.

Ein perfekter Leistungsfaktor ist 1, was bedeutet, dass Spannung und Strom in Phase sind und dass die Gesamtleistung tatsächlich Arbeit verrichtet. Ein PF kleiner als 1 bedeutet, dass Spannung und Strom gegenphasig sind und dadurch die Wirkleistung reduziert wird. In Wechselstromkreisen verursachen kapazitive oder induktive Blindwiderstände Phasenverschiebungen. Bei kapazitiven Lasten eilt der Strom der Spannung voraus, bei induktiven Lasten hinkt der Strom hinterher. Verwenden Sie als Gedächtnisstütze CIVIL: [Kapazitiv (K), I führt [ kommt zuerst] V; Induktiv (L), I verzögert] V].

In industriellen Anwendungen dominieren induktive Lasten. Die meisten Industrieanlagen - wie Motoren, Transformatoren, Schweißmaschinen und Induktionsheizer - basieren im Betrieb auf magnetischen Feldern, indem sie diese induktiv machen. Als Ergebnis verursachen diese Lasten einen verzögerten Leistungsfaktor.

In einem elektrischen Stromversorgungssystem zieht eine Last mit einem niedrigen Leistungsfaktor mehr Strom als eine hohe BL-Last, um die gleiche nützliche Energie zu liefern. Dies führt zu großen Energieverlusten, höherer Spannung auf die Verteilungsinfrastruktur und dem Bedarf nach teureren Komponenten. Zusätzlich kann ein niedriger Leistungsfaktor die elektrischen Geräteselbst unnötig belasten und möglicherweise zu einem vorzeitigen Ausfall führen.

Zum Beispiel: Eine 300W Stromversorgungseinheit (PSU) mit einem 0,6 BL zieht 500VA aus dem Netz—das entspricht einer Belastung der Infrastruktur für 500W, obwohl nur 300W nutzbar sind. Eine niedrige BL erhöht die Nutzungskosten aufgrund von Blindstromkosten und der auf kVa basierenden Rechnungstellung. Diese Kosten wirken sich speziell auf industrielle und kommerzielle Anlagen, wie Fabriken, Krankenhäuser und Datencenter aus.

Die Implementierung der PFC in einer industriellen Stromversorgung bietet mehrere Vorteile:

• Niedrigere Energiekosten (indem Nutzungssanktionen durch einen niederen Leistungsfaktor vermieden werden)
• Reduzierte Übertragungsverluste (weniger verschwendete Energie in Kabeln und Transformatoren)
• Erhöhte Systemkapazität (Energie wird für andere Lasten freigegeben)
• Verbesserte Spannungsregulation (stabilere Stromversorgung)
• Längere Lebensdauer der Geräte (reduziert Überhitzung und Belastung elektronischer Komponenten)

Die RACPRO1-DIN-Schienen-Serie wurde für besonders anspruchsvolle industrielle Anwendungen entwickelt. Die Modelle RACPRO1-T240, -T480 und -T960 liefern jeweils 240, 480 bzw. 960 Watt. Diese Netzteile bieten zahlreiche Leistungsfaktorkorrektur-Vorteile, die sie zur idealen Wahl für die industrielle Automatisierung und kritische Anwendungen machen. Einige dieser PFC-Vorteile sind:

Hoher Leistungsfaktor für maximale Effizienz

• Die RACPRO1-Serie verfügt über aktive PFC und erreicht einen hohen Leistungsfaktor von typ. >0,9
• Dies minimiert Energieverluste und optimiert die Leistungsaufnahme, wodurch unnötiger Stromverbrauch reduziert wird

Niedrigere Energiekosten und Nutzungssanktionen

• Ein hoher Leistungsfaktor bedeutet weniger Blindleistung und geringere Übertragungsverluste
• Viele Energieversorger erheben Strafgebühren bei niedrigem Leistungsfaktor – mit den RACPRO1-Netzteilen lassen sich diese Zusatzkosten vermeiden

Entlastung der elektrischen Infrastruktur

• Durch die Verbesserung des Leistungsfaktors, reduzieren die RACPRO1 DIN-Rails den Strombedarf, sodass schmalere Verdrahtung, Transformatoren und Schutzschalter verwendet werden können
• Dies führt zu geringeren Installationskosten und einem effizienteren elektrischen System

Verbesserte Systemstabilität und Leistung

• Weniger Blindleistung im System führt zu besserer Spannungsregulation, was zu einem stabileren und zuverlässigeren Betrieb der verbundenen Geräte führt
• Es hilft Spannungsabfälle, Flimmern und Überhitzen der elektrischen Komponenten zu vermeiden

Einhaltung der Industriestandards

• Erfüllt IEC 61000-3-2 und andere internationale Standards für PFC und harmonische Reduktion,- ideal für globale Anwendungen

Unterstützt kritische industrielle Automatisierung

• Aufgrund der hohen Effizienz und der verbesserten Energiequalität eignen sich die RACPRO1 Stromversorgungen ideal für SPS-Systeme, Prozesskontrollen und automatisierten Anlagen, bei denen konstante Leistung entscheidend ist

Kompaktes und zuverlässiges DIN-Rail-Design

• Obwohl PFC integriert ist, bleiben die RACPRO1 Netzteile kompakt und lassen sich damit problemlos in Schalttafeln mit begrenztem Platzangebot installieren
• Die hohe MTBF (Mean Time Between Failures) garantiert eine langfristige Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen

Zusätzlich reduzieren die aktive Einschaltstrombegrenzung und ein PFC von >0,9 die Belastung von Sicherungen und Schutzschaltern. Die moderne PFC-Technologie ist nur einer der Gründe, warum die RACPRO1-Serie einen neuen Standard für industrielle PSUs setzt.

Die RECOM AC/DC, DC/DC und EMC Books of Knowledge bieten eine umfangreiche Sammlung von Erfahrungen und Erkenntnissen, die für die erfolgreiche Umsetzung von AC/DC-Stromversorgungsdesgins erforderlich sind.

Der Blogbeitrag: „Energieeffizienz bei AC/DC-Spannungsversorgungen: Die wichtigsten Vorgaben im Überblick bietet eine hilfreiche Einführung für Ökodesign-Vorschriften, bei denen es sich um eine Reihe von Standards und Richtlinien handelt, die von Regierungen oder Aufsichtsbehörden festgelegt wurden, um sicherzustellen, dass Produkte so entworfen sind, dass sie ihren Umwelteinfluss während ihres gesamten Lebenszyklus minimieren. Diese Vorschriften konzentrieren sich in erster Linie auf die Verbesserung der Energieeffizienz und die Förderung der Nachhaltigkeit durch Reduzierung von Abfall, Emissionen und Ressourcenverbrauch.

Weitere Informationen zu der neuen DIN-RAIL-Serie finden Sie auf der RACPRO1 Webseite.