Por que o fator de potência da iluminação residencial é de apenas 0,5, enquanto o da iluminação de engenharia deve ser ≥0,9?

Você pode ter notado um fenômeno estranho:

• Ao comprar lâmpadas LED para casa em uma loja de iluminação, a ficha técnica geralmente lista um fator de potência (FP) de cerca de 0,5.
• Mas quando se trata de projetos de construção, os documentos de licitação e os critérios de aceitação exigem que os sistemas de iluminação tenham um PF ≥ 0,9.

Isso é cortar custos? Ou é a linha divisória entre boa e má qualidade?

Nenhum—é o resultado de um equilíbrio de fatores técnicos, regulatórios e econômicos.

1. Primeiro, vamos esclarecer: O que é fator de potência?

Vamos pular a fórmula e usar um copo de cerveja como analogia:

• Cerveja = Potência Ativa (Eletricidade que realmente realiza trabalho útil)
• Espuma = Potência reativa (eletricidade que não realiza trabalho diretamente, mas é necessária para a operação do circuito)
• A capacidade de todo o copo = Potência Aparente (A capacidade total que a rede elétrica tem para lhe fornecer).

Fator de potência (FP) = cerveja / volume total do copo.

Um PF alto significa menos espuma; um PF baixo significa mais espuma, e a rede elétrica trabalha duro por um longo tempo antes de você obter meia xícara de "eletricidade de verdade".

Em dispositivos eletrônicos como luzes de LED, o maior culpado pelo baixo FP não é a tradicional "diferença de fase", mas a distorção harmônica. Isso ocorre quando a forma de onda da corrente é "aguçada" pelo circuito retificador, fazendo com que a corrente só beba na voltagem de pico, como uma pessoa que só bebe água quando segura o canudo na superfície. O resultado é um PF espumoso e naturalmente baixo.

2. Regulamentos: A iluminação residencial e industrial seguem "trilhas" diferentes.

O padrão internacional IEC 61000-3-2 (GB 17625.1) regula os equipamentos de iluminação de acordo com diferentes níveis de potência:

• >25 W (principalmente iluminação comercial/industrial): Limites harmônicos rigorosos se aplicam, exigindo essencialmente o uso de circuitos de correção do fator de potência ativa (APFC), com um FP de ≥0,9.
• 5–25 W (a maioria das lâmpadas domésticas): O padrão oferece uma opção de conformidade relaxada, permitindo a conformidade sem PFC, com um PF de &assimp;0.5–0.6.
• ≤5W: Quase isento, independentemente dos harmônicos.

O sistema padrão da China é consistente com o internacional, mas também existem padrões de projeto de engenharia (como o "GB50034 Architectural Lighting Design Standard") que exigem o sistema PF ≥ 0,9, o que força as empresas de engenharia a escolher produtos com PF alto.

Simplificando:

• Reforma da casa: Verifique as luzes individualmente; desde que estejam em conformidade, não há nenhuma exigência rígida de PF.
• Engenharia: Verifique todo o sistema; o PF deve ser ≥ 0,9; caso contrário, o sistema falhará na aceitação.

3. Tecnologia: O PF é inerente ao projeto do circuito e não pode ser ajustado arbitrariamente.

Três topologias comuns de drivers de LED:

1. Sem PFC (PF &assimp; 0.5–0,6): A opção mais barata, que utiliza um retificador e grandes capacitores eletrolíticos, é padrão para iluminação residencial.
2. PFC passivo (PF &assimp; 0.7–0.8): Adiciona vários diodos e pequenos capacitores para melhorar a forma de onda, mas custa um pouco mais.
3. PFC ativo (PF ≥ 0,9): adiciona um chip de controle PFC, um indutor e um MOSFET. A forma de onda da corrente é quase sincronizada com a voltagem. Esta opção é a mais cara e é padrão para iluminação industrial.

4. Considerações econômicas: reformas residenciais se concentram no "preço unitário", enquanto projetos de construção se concentram no "TCO".

• O mercado de reformas residenciais é extremamente sensível a preços. As regulamentações permitem PFs baixos, então os fabricantes naturalmente usam a solução mais barata. As contas de eletricidade residenciais são medidas com base na potência ativa, portanto um FP baixo tem pouco impacto na conta.
• Mercado de Engenharia:

1. 1. Requisitos regulatórios: Um fator de potência (FP) de ≥ 0,9 é o limite de entrada para projetos.
   2. Custos operacionais: um alto fator de potência reduz perdas na linha, evita multas e reduz a capacidade de distribuição.
   3. Segurança: Um baixo fator de potência torna o sistema de distribuição mais suscetível a superaquecimento e sobrecarga.

Para a mesma carga de 100 W, a corrente do loop é quase reduzida pela metade quando o PF é 0,9 em comparação a 0,5. Esta é a razão fundamental pela qual os projetos de engenharia exigem alto PF.

Portanto:

• Um PF maior que 0,5 para iluminação residencial é a solução mais econômica;
• Um PF ≥ 0,9 para iluminação de engenharia é resultado de considerações regulatórias e econômicas.

5. Recomendações para diferentes usuários

• Usuários domésticos: Ao comprar lâmpadas, não se preocupe com o PF (fator de pulsação da luz), desde que’s cumpriu os regulamentos. Foco na reprodução de cores, eficácia luminosa e segurança.
• Engenharia/Design: Um PF de ≥ 0,9 deve ser incluído nos documentos de licitação e especificações, e testado pontualmente durante a aceitação para evitar que lâmpadas de baixo PF sejam introduzidas nos sistemas do projeto.

6. Resumo em uma frase

PF>0,5 e PF≥0,9 não são sobre qualidade, mas sim a escolha ideal em dois mercados diferentes, dois conjuntos diferentes de regulamentações e duas lógicas econômicas diferentes.