Was ist PFC(Power Factor Correction)?

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5 Antworten

Hallo wohnung,

Früher wurden elektrische Geräte so gebaut, dass sie am 230V Wechselstromnetz so funktionierten, dass sie die gesamte Leistung, die das Stromnetz zur Verfügung stellte, entsprechend ihrer Verbrauchswerte nutzten. Es gab nur wenige Geräte, wie z.B. Fernseher und Radio, die eine eigene Stromversorgung benötigten, aus der sie ihre Energie bezogen. Diese eigenen Stromversorgungen, sprich Netzteile, wandelten den 230V Netzstrom so um, dass der Fernseher dann letzten Endes doch am Stromnetz betrieben werden konnte.

Inzwischen ist es aber so, dass immer mehr Geräte auf den Markt kommen, die nicht mit 230 V Wechselstrom funktionieren. Dazu gehören Computer, Funktelefone, Handys, Smartphones, Mikrowelle, Induktionskochfeld, ja mittlerweile sogar Energiesparlampen und LED-Leuchtmittel. Alle diese Geräte können nicht mit 230 V Wechselstrom direkt betrieben werden. Die eingebauten Stromversorgungen nutzen nun leider nicht die gesamten Wellen des Wechselstromes. Mit bestimmten Mathematischen Verfahren kann man nun zeigen, dass jede Abweichung vom Sinusförmigen Wechselstrom zu sogenannten „Oberwellen“ führt. Also wiederum Ströme und Spannungen, die in sich wieder Sinusförmig sind, aber ganz andere Frequenzen haben als die 50 Hz des Netzstromes. Die so entstehenden Oberwellen werden dann ins Stromnetz eingespeist und können dort andere Geräte stören oder zu unerwünschten Strombelastungen führen, die nur zu Verlusten führen und keinem nutzen. Genau genommen, wird so nicht die gesamte Leistung der 230V Sinuswelle genutzt, sondern nur ein Teil davon. Wie groß dieser Teil der genutzen Sinuswelle ist, wird durch den Power-Faktor angegeben. Bei einem Powerfaktor von 1 (z.B. Glühbirne) wird die gesamte Energie der Sinuswelle genutzt. Wenn nun Störungen ins Stromnetz zurückgespeist werden, wird dieser Anteil natürlich kleiner, der Powerfaktor sinkt unter 1. Gemäß der EMV-Richtlinie (Elektromagnetische Verträglichkeit) dürfen die Störungen ein bestimmtes Maß aber nicht überschreiten, so dass andere Geräte, vor allem der Funkverkehr, nicht gestört werden. Deshalb werden den eigentlichen stromversorgungen Elektronische Schaltungen vorgelagert, die die Störungen gegenüber dem Netz abblocken und für das Gerät nutzbar machen. Mit diesen Schaltungen wird der Leisutungsfaktor (=Powerfactor) wieder in die Nähe von 1 gebracht (= korrigiert). Daher das neumittelhochdeutsche Wort Power-Factor-Correction, Altdeutsch: Leistungsfaktor-Korrektur.

Und nein, es ist nicht so wie hier manche vermuten, dass es da um die Kompensation von Blindleistungen geht. Es geht darum, dass der Wirkungsgrad der Gesamtgeräte sehr hoch wird, im Idealfalle 100% und wenig Energie ungenutzt wieder ins Stromnetz zurückgespeist wird.

Hoffe nun wird es etwas verständlicher

Barney

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es gibt neben der sogenannten wirkleistung (tatsächlich genutzte leistung) auch die blindleistung - energie, die zwischen verbraucher und generator hin und her fließt. sie entsteht, wenn durch wechselspannung kondensatoren auf- und entladen oder durch spulen elektromagnetische felder auf- und abgebaut werden. das belastet das stromnetz unnötig.

deshalb ist in der eu in schaltnetzteilen ab 75w nennleistung eine leistungsfaktorkorrektur vorgeschrieben, die dieses unerwünschte verhalten reduziert. im einfachsten fall ist das eine große speicherdrossel (passive leistungsfaktorkorrektur/passive pfc). eine aktive pfc ist komplizierter, damit lässt sich aber eine stärkere reduzierung erreichen.

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Kommentar von Barney123
11.03.2014, 14:22

Wenn Blindleistung kompensiert wird, wird immer der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung auf Null gebracht, d.h. Strom und Spannung werden durch die entgegengesetzte Blindleistung kompensiert. Bei der Leistungsfaktorkorrektur geht es aber nicht um Blindleistungen, die eine Phasenverschiebung verursachen, sondern um Oberwellen, die keine Phasenverschiebung aufweisen! Auch wenn diese Korrekturen ebenfalls von Kondensatoren und Spulen vorgenommen werden, geht es hier nicht um Blindströme! Sondern um reine Wirkströme! Versuch nochmal den Post von BubbleJoe zu verstehen, der trifft den Nagel auf den KOpf!

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PFC wird bei Schaltnetzteilen verwendet (die du z.B. als Netzteil im PC hast). Diese schalten die gleichgerichtete Netzspannung sehr schnell (kHz - MHz Bereich), was sehr viel schneller ist als die 50Hz Netzfrequenz. Dadurch haben Schaltnetzteile normalerweise keine sinusförmige Stromaufnahme, sondern ziemlich zerhackte. Diese bewirken hochfrequente Störungen im öffentlichen Netz, die nicht gut sind, weil dadurch andere Geräte gestört werden können. Deshalb sind PFC seit einiger Zeit ab einer bestimmten Leistung vorgeschrieben, um die Netzrückwirkungen möglichst klein zu halten. Die PFC bewirkt nun, dass für das Netz es so aussieht, also ob ein "normaler" ohmscher Widerstand die Last wäre, und somit auch der Strom sinusförmig.

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Kommentar von Sorbas48
11.03.2014, 09:50

Das was du beschreibst ist "Active PFC" und nennt sich bei uns Leistungsfaktorkorrekturfilter.

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Die Kompensation meist einer induktiven Last durch Kondensatoren. Ziel ist es, den Cosinus Phi möglichst in Richtung 1 zu bringen.

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Kommentar von BubbleJoe
11.03.2014, 09:32

Das ist die typische Blindleistungskompensation (z.B. von Motoren), von PFC spricht man in der Regel bei Schaltnetzteilen, das ist etwas anderes.

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Was willst du darüber wissen?

Geräte sollen (dürfen mittlerweile ab 75W auch nicht mehr) das Netz nicht "verdrecken".

Die PFC macht nichts anderes als Glätten, ist also ein Filter den du zwischen das Netz und dein Gerät schaltest

--> Schöne, gleichmäßige Stromaufnahme wie ein Widerstand

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Kommentar von Sorbas48
11.03.2014, 08:46

Netz verdrecken und die erforderliche Filterung dafür hat nichts mit PFC zu tun.

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