充分降低系统的功率就能节约更多的电吗?不一定,在电网里,电源消耗是由电流的大小决定的。也就是说,即便有一些能量没有得到充分的利用,只要有相应的电流通过,电表都将把这些能耗纪录在账单上,你因此不得不给这些浪费的能源买单。
真是冤枉。究其原因,是因为在电网中,电流都是交流电,而大多数用电设备在电能消耗的过程中,电流和电压的变动并不完全一致,导致电压和电流之间的空隙能量被浪费。
只不过在通常情况下,我们并不十分在意功率因素,大多数家庭的消耗功率不大。不过随着家庭电脑的数量增长、大功耗产品的逐渐增多,功耗问题开始被更多的人关注。
看不见的功率因素
我们一般不把电脑当作功耗大的产品,但是新的显卡和处理器的出现将改变电脑等电子产品在家庭中的耗电层级。比如一个30英寸左右的LCD电视,耗电达到了150W左右,并且不会随着画面的亮暗变化而改变。目前,一个台式电脑主机的功率普遍在220W,加上显示器50~80W,那么电脑系统的功耗就达到了300W!
有人会认为,我使用的是笔记本电脑,应该可以大大降低功耗了吧?确实如此,以Pentium M 1.6GHz的笔记本电脑为例,使用功率为14W左右,峰值功耗为50W左右,电池充电的时候整体功率将上升到60~80W!
那么,有没有改进的空间呢?答案是有的。拿一个小小的测试电压和电流之间的交叉角工具,可以算出大概的功耗。比如我们拿到的游海韵电子提供的PowerAngle进行测试,就可以看出我们对功率因素的理解与消费端有偏差。测试之后令人惊讶:笔记本电脑的电源大都只考虑电源体积,而没有考虑功率矫正,即便它的功耗在15W,电表的视在功率却达到了30W,而我们是根据这个依据付费的!
对此,我们可以从生活经验得到一些印证。当我们把笔记本电脑电源接入电网的时候,一般都会听到火花爆出的声响,主要是因为开关电源需要一个容量较大的电容放置在输入端,当这个电容是空的时候,接入电网的电流会非常大。有功率因素矫正的电源,考虑了这方面的因素,可以大大减小输入端的电容。
功率因素矫正
随着电源功率的急剧增加,一些功率较大的电源设备开始引入被动式功率因素矫正,就是通过引入一个一定容量的电感,尽量让电压和电流的交叉角变小,从而提高功率因素。但是这种被动的方式有很大的局限性,功率因素最大也不过0.8左右,我们还会多付出25%的电费。
主动的功率因素矫正可以通过芯片实现。一般是把电源分成两个部分,前极进行功率因素矫正,通过将电压抬升到400V的直流电。升压电路,可以使用更小的输入电容,一般在几微法,进行高频转换的功率因素将自然提高。
从一个有几百台笔记本电脑公司的角度看,如果都经过功率因素矫正,电能消耗将降低到原来的一半。现在能源如此紧张,如果在全国范围内都进行这样的改进,可以节省出一大笔电费,也可以让这些电能不至于成为热能而被白白浪费掉。
节能设想
一台超过40英寸的LCD功率超过了250W,100英寸的功率消耗达到1KW!试想,每年全球的新电脑销量达到2.5亿台左右,以每台电脑的平均功率在150W左右,全部都开就要增加375亿瓦的功耗!
如此大的变化,英国人正在考虑针对大尺寸的LCD多征消费税,也就是说,我们在看电视的时候,连电费都需要仔细考虑了。
需要注意的是,一般电器设备在待机状态下,功率因素可能降到0.2左右,所以即便功耗只有5W以下,电表也会按照25W的运转。因此,节电的最好办法就是关掉它们。
一劳永逸的办法是在室内使用直流电源,或者给电源提供一个功率因素矫正设备,但是这需要改进现在这些电源的设计,因为到时候电压会提高到400V左右。
最后,我们呼吁,针对功率因素不同的设备提供不同的电价,比如功率因素达到0.8以上的,就打折扣,让更多的人使用带有功率因素矫正的产品。目前,我们有很多节电的措施,但节电效果可能都不能与此相比!