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        從UPS結構看它的帶載能力

        來(lái)源:機房360 作者:王其英 更新時(shí)間:2013-7-12 15:10:46

        摘要:隨著(zhù)IT技術(shù)的發(fā)展和國際節能減排要求的提出,作為UPS負載設備的性質(zhì)也在改變,即,IT設備的內部電源輸入功率因數由原來(lái)的0.7向1靠近,目前已都在0.95以上。這種改變導致了一些故障現象,多處發(fā)現在負載端既不過(guò)載也不短路的情況下UPS逆變器頻頻“無(wú)緣無(wú)故”地過(guò)溫保護或被燒毀。

          是供電設備有問(wèn)題還是設計不合理?而且這種故障是在UPS運行過(guò)程中出現的,即,一開(kāi)始UPS工作正常,帶載量也不超過(guò)60%~80%,屬“正常安全范圍”,逆變器功率管的過(guò)熱或燒毀是在無(wú)任何故障征兆情況下發(fā)生的。使人們一時(shí)陷入迷霧之中。

        UPS逆變器難道真的是在“正常安全范圍”內“無(wú)緣無(wú)故”地飛來(lái)橫禍嗎?如果是這樣,那么這個(gè)橫禍又來(lái)自何方?不弄清楚這個(gè)問(wèn)題和采取相應的措施,同樣的故障就還會(huì )重復出現。本文就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行討論。

        1.功率因數的由來(lái)

          自從伏特發(fā)明伏打電池以后,直流供電的負載性質(zhì)是唯一的,即都是電阻性的。原因是負載上的電流電壓是同相的,所以負載上的功率都是有功功率。正弦波交流電的出現在使用非純電阻負載時(shí)就發(fā)現電流和電壓正弦波不同相了,出現了相位差θ,如圖1所示。而且還發(fā)現在這種負載上的實(shí)際功耗比純電阻時(shí)小了,有一部分功率被儲存起來(lái)了。這很像力學(xué)中的垂直移動(dòng)做功而水平移動(dòng)不做功一樣。并研究發(fā)現這種實(shí)際功耗P是由相位差θ的余弦決定的

        P=UIcosθ(1)

        Q=UIsinθ(2)

        而電流乘以電壓乘以θ的正弦就是儲存的能量Q,此二者和輸入總功率S的關(guān)系也正是直角三角形勾股弦的關(guān)系,即



        為了區別這種負載與電阻性負載,就起了一個(gè)“阻抗”的名字,即消耗功率的部分是電阻,儲存功率的部分稱(chēng)為電抗。



        尤其是在純電感和純電容負載上這種相位差達到了90°,純電感和純電容上不被消耗的功率,全部?jì)Υ嬖谄骷锩?。如果后面接上電?這些儲存的功率就會(huì )像電源一樣將能量供出去,于是就把這種儲存在儲能裝置中的功率稱(chēng)作無(wú)功功率??梢钥闯?在電子器件中有三種負載的形式:電阻、電容和電感。電阻是消耗功率的,電感和電容則是儲存功率的。而且還發(fā)現電容上的電流是超前電壓的,而電感上的電流是滯后于電壓的,如圖2所示。這樣一來(lái)電容和電感負載上的電流就相差180°,這從圖2中也可以看出。這個(gè)特點(diǎn)就賦予了二者的互補特性,即二者的電流和電抗可以直接相減(抵消)。為了兩種功率因數有所區別,一般作了這樣的規定,在電流超前的功率因數(容性)前面冠以“+”號,電流滯后的功率因數(感性)前面冠以“-”號。在早期的進(jìn)口UPS中的負載功率因數前面都有一個(gè)“-”號。

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