PCTuning Článek

Jak otestovat PC zdroj aneb úvodem trocha teorie

michal-castka
Michal Částka
10. 8. 2009 00:00 50 Sdílej:

Seznam kapitol

1. Trocha teorie neuškodí 2. Výkon střídavého proudu 3. Účiník - co je to vlastně 4. Tolerance výstupních veličin

Počítače jsou stále výkonnější a výkonnější, ovšem vedle rychlosti procesoru a vyššího FPS grafické karty také rostou nároky na energii. Proto je kvalitní zdroj nedílnou součástí každé pořádné sestavy. Na trhu je dneska pořádný výběr nejrůznějších modelů a tak jsme se rozhodli, že je začneme testovat. Ale nejdříve trocha teorie.

Reklama
Reklama

Na konci 19. století jsou vydávány první knihy o přenosu elektrické energie. Ve vydání
příručky „Electric Transmission of Energy“ z roku 1894 je uvedena známá rovnice pro výkon
jednofázového střídavého proudu, a pojem „faktor výkonu“. Vliv fázového posunu mezi proudem a napětím na snížení užitečného elektrického výkonu byl znám od r. 1888, kdy byl v americkém časopise „The Electrical World“ uveřejněn průběh kmitajícího okamžitého výkonu s kladnými i zápornými
hodnotami. V roce 1891 poprvé používá v Německu Dolivo-Dobrovodský pro část proudu, nepodílející se na výkonu, pojem „bezwattový proud“. Ve stejné době vzniká myšlenka kompenzace fázového posunu napětí a proud pomocí kondenzátoru a od roku 1893 byl za jednotku elektrického výkonu přijat Watt. Později se newattovému výkonu začalo říkat německy Blindleistung, v anglické literatuře se používalo celkového označení Power Factor. Mezinárodní dohody o definicích elektrického výkonu bylo dosaženo v roce 1930 při zasedání IEC v Norsku, kdy za jednotku jalového výkonu byl zvolen VAr (Volt-Ampere-Reactiv). Zatímco u čistě sinusových proudů a napětí nebyly problémy s výpočty výkonů, brzy se ukázalo, že u nesinusových průběhů je situace značně složitější. Na nesinusové proudy narazil Heubach a Steinmetz poprvé v roce1892 při pokusech s elektrickým obloukem a v roce 1905 při měření na dvojpulzním usměrňovači. Steinmetz zjistil, že i při shodném průchodu proudu a napětí nulou je faktor výkonu menší než 1. V této době byl položen základ matematického popisu, který se dodnes používá.

Definice výkonu v soustavě s neharmonickým signálem je nesmírně složitá a vyžaduje vyšší úroveň matematiky a byla by natolik obsáhlá, že by zabrala mnoho stran textu. Proto Vás, které to bude zajímat odkážu na velice zajímavé materiály z technické univerzity v Liberci, který můžete stáhnout zde.

Konec konců bych shrnul, že účiník, který vyplývá z trojúhelníku výkonu je bezrozměrná veličina, která vyjadřuje poměr mezi činným a zdánlivým výkonem - za předpokladu zcela sinusového průběhu. Každý výrobce se snaží, podle nových a stále přísnějších norem, dosáhnout hodnoty účiníku, která se blíží k 1 a to proto, aby se zdroj choval, jako odporová zátěž a zároveň nerušil rozvodnou elektrickou síť >> hodnota deformačního výkonu byla co nejnižší.

PFC (Power factor correction)

Lokální korekce účiníku ve spínaném zdroji se snaží eliminovat rušení a výskyt vyšších harmonických složek, které deformují sinusový průběh v elektrické síti, a tím upravit sinusový průběh, aby se podobal co nejvíce skutečnému sinusu. Tím se snižuje hodnota deformačního výkonu. Tomu odpovídá i menší zdánlivý výkon a vyšší hodnota účiníku. Je daleko jednodušší a levnější, když má každé zařízení ve vaší domácnosti svůj vlastní PFC než, aby velké trafostanice kompenzovali a odrušovali megaWatty energie.

Pasivní PFC

Mnoho z Vás, už určitě slyšelo pojem pasivní PFC. Název pasivní je odvozen z toho, že jsou pro korekci použity pouze pasivní součástky (např. rezistor, kondenzátor, cívka). Za pasivní elektrické součástky se považují takové, které nepotřebují ke své činnosti zdroj elektrického energie - signál, proud jimi pouze prochází. Aktivní jsou ty, které potřebují zdroj energie, např. tranzistory, tyristory apod.

Pasivní PFC se většinou u počítačových zdrojů realizuje pomocí cívky (tlumivky), která je na vstupu zdroje. Tahle tlumivka se snaží omezit špičky, které zdroj odebírá a tím upravuje sinusový průběh - respektive dochází k menší deformaci. Ve dnešní době, už všechny kvalitnější PC zdroje pasivní PFC nemají, protože by nesplňovali stálé a přísnější normy EMC, ale disponují aktivním PFC.

Aktivní PFC

Realizuje se většinou pomocí FET, MOSFET tranzistorů spolu s kondenzátory a jinými součástkami. Jedná se už o komplexnější zapojení, kde je použita aspoň jedna aktivní součástka. Aktivní PFC je účinnější než pasivní a u většiny zdrojů by mělo korigovat účiník nad hodnotu 0,9. Nevýhodou aktivního PFC může být rušení od použitých tranzistorů - ovšem tohle může být ošetřeno odrušovacím kondenzátorem.

Výsledkem provedené kompenzace je finální snížení odebíraného zdánlivého výkonu (omezení deformačního výkonu) a snížení proudu procházejícího napájecím vedením. Účinek kompenzace se projeví vždy jen v napájecí části elektrické sítě, za místem připojení směrem ke spotřebiči se na napájecích poměrech nic nemění. To je v podstatě hlavní význam kompenzace. Napájecí část směrem ke zdroji se proudově "odlehčí" (sníží se hodnota zdánlivého výkonu) a tím se získá možnost dalšího zatížení vedení. Také se zlepší napěťové poměry a sníží se ztráty ve vedení.

Malý závěr k hodnotě účiníku

Závěrem bych podotkl, že pro 99% obyčejných lidí je hodnota účiníku naprosto nepodstatná, protože k opravdovému pochopení problematiky je potřeba ne malých znalostí v oboru elektrotechniky a hlavně vyšší MATEMATIKY. Pro Vás samotné, to nebude mít na nic žádný vliv, protože kvalitu výstupního napětí to nijak neovlivňuje, hodnotu účinnosti to také nijak nesnižuje a vlastně a abych pravdu řekl, jediný kdo z vysoké hodnoty účiníku "těží", jsou dodavatele elektrické energie a provozovatelé  kancelářských komplexů, kde se běžně může provozovat 100 počítačů a více.

Z toho všeho vyplývá, že je úplně jedno, jestli si koupíte zdroj, který bude dosahovat účiníku 0.8 nebo 0.95 - pokud tedy doma nevlastníte deset počítačů, které jsou připojeny na jeden 10A jistič a nebo nejste provozovatelem kanceláří. Platit za elektřinu více nebudete, protože všechny elektroměry počítají spotřebu na základě činného výkonu (tj. výkon, který se reálně proměnuje v teplo nebo mechanickou energii).

Pokud jste pochopili kapitolu o střídavém výkonu a účiníku, tak Vám musí být jasné, že přesné měření hodnoty účiníku je nesmírně složitá věc, právě kvůli výskytu vyšších harmonických složek a hodnoty deformačního výkonu, která se dá měřit např. spektrálními analyzátory. Zároveň je úplně nesmyslné tuhle hodnotu měřit, zvlášť, když je pro nás obyčejné uživatele naprosto nepodstatná a nedůležitá.

Nakonec bych připomenul, že spousta lidí si pod pojmem účiník představí pouhý fázový posuv napětí a proudu. Nikdo nezohledňuje opravdový význam a to je deformace sinusového proudu, která má daleko vyšší význam, než pouhý fázový posuv, který je u počítačových zdrojů naprosto zanedbatelný.

Předchozí
Další
Reklama
Reklama

Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.

Reklama
Reklama

Byl detekován AdBlock

PCTuning je komunitní web, jehož hlavním příjmem je reklama. Zvažte prosím vypnutí AdBlocku, ať můžeme všem čtenářům i nadále přinášet kvalitní herní zpravodajství, články a videa.

Děkujeme!

Váš tým PCTuning