功率因数校正在计算机节能技术中的应用论文
1引言
计算机的总电能消耗由各部件的电能消耗构成，计算机所使用的硬件不同所消耗的电能也不相同。比如我们常用台式机的处理器功率在几十瓦到一百多瓦不等，常用图形加速卡的功率变化更是达到了几十瓦到几百瓦不等之多。而且电脑得总功耗幷不能简单由所有配件的功耗相加而得出，因为每一个配件的工作状态的不同其耗电量大小也一个变化的量。如DVD刻录机在刻录光盘和播放光盘内容时的功耗是不同的，而在不工作的时候功耗很小。刻录机中马达转速的不同功耗自然不同，光头在写入和读取数据是发射激光的功率也不同。测出的数字只是某一时刻的数据未必有多大意义。所以计算功耗不能简单的用万用表从交流供电端测出电压U和电流I，然后根据P＝UI这个公式进行计算。
2计算机耗电量的估算
通常我们用电度表测量出计算机在一段时间内的耗电量，比如在十个小时内耗电量是多少度，然后再除以时间十小时就可以计算出计算机的平均功率。但实际上并不是把所使用的计算机的功率消耗降低就可以减少电能消耗，还要根据供电网络里电能消耗是来决定。在计算机的供电网络中电流是主要耗电参数，事实上，只要有电流通过即使没有充分使用电能电度表都会把这些转换成数字记录下来。这样，我们在使用计算机时无意间花了很多冤枉钱。之所以我们没有注意到，因为人们都觉得计算机的耗电量都不是很大，比起家里的空调冰箱电磁炉等上千瓦的电器产品计算机只有上百瓦甚至几十瓦而已。然而随着近几年多媒体和虚拟现实技术的迅速发展，所使用计算机的配置也在快速的提升。单核心处理器的计算机很难满足人们的使用需求，处理器从双核心、四核心到八核心等。还有专门为处理三维图形的3D加速卡，其核心比处理器还要复杂的多功耗也要大的多。大屏幕显示器的普及，这些都大大的增加了计算机的功率消耗。比如IntelI74790K正常使用时功率在165瓦左右，NvidiaGTX295显卡芯片正常使用功率在300瓦左右，还有显示器硬盘光驱主板内存等配件正常使用都要消耗功率，这样一台功率消耗在五六百瓦的计算机也是很普遍的。
3功率因数与电能利用率
在电网中电流都是交流的。功率因数代表着计算机电源能够输出有功功率的大小。而很大一部分计算机在使用电能过程中电压和电流的变化是不同步的，这样就浪费了很多电流与电压之间的空隙能量。关于电能利用率的问题也是我们要讨论的功率因数的问题。所有使用直流电运行的电气线路包括计算机在内要想正常运转必须消耗无功功率。人们觉得对于计算机这样的电气线路不消耗无功功率，只消耗有功功率不就行了。想要计算机能够正常运行一定要输入平整的直流电压而不能是脉冲电压。所以就要在计算机电源的整流电路后面加入滤波电路，其核心元件通常是用一个大的滤波电容来实现的。滤波电容是一个大的储能元器件，可以让整流电路整出的脉动的直流电压变为接近于完全平整的直流电压。因为电容器可以进行充电，存储一定量的电荷，即使在两个脉冲中间电压变化的`时候，电容器的两端电压仍然保持平整没有明显的突变。在这里对电容器充电消耗的功率就是无功功率，而有些电路还有其它储能原件也消耗无功功率。因为线路中有这些储能原件在工作，保证计算机的正常运行，因此在计算机使用过程中一定消耗无功功率。由于滤波电容的存在降低了负载的功率因数，也就降低了电源的效率，很多电能做了无用功而被白白地浪费了。我们可以看到，当电源的额定功率一定时，电源的转换效率越高，则输入有功功率就越接近于电源的输出额定功率，不但降低了用户的电费开支，同时更有效的减少系统的发热量。
4如何提高功率因数
要怎样才能在人们使用计算机时很好的利用电能呢？利用仪器来计算出电压和电流之间的夹角也就是功率因数角θ，此时很明显的看出人们对功率因数的了解与消费用电时有很大偏差。实际测量结果使人惊讶，通常人们只考虑了计算机电源本身的功率并没把无用功率计算在内。虽然计算机消耗的有功功率只有200瓦左右，但电表计算的总功率会达到330瓦左右。我们消费的时候是按照总的实际功率计算的。在日常应用过程中也会遇到这样的情况，使用计算机前将电源插头插入排插的瞬间都能看见插座里面有火花闪耀或听到电源打火的声音，这就是因为计算机电源输入端电路中有大量的储能元器件在接通的瞬间要对这些储能原件进行充电，此时的充电电流很大发生“打火”现象，由于电容器的容量很大此时的充电电流是非常大的，这样不但无形中增加了功率的损耗而且也会对电网上的其他设备产生影响。如果把电源的输入端加入功率因数矫正装置将可以大大的减少输入端的电容不但提高了功率因数使电能得到充分的利用也会使电网更加稳定的运行。
5结束语
目前高校有大量的机房，成百上千台计算机，通过矫正功率因数可以大大降低电能的消耗。现在能源如此紧张，如果在全国范围内都进行这样的改进，既可以节能，又可以省下一笔电费。
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