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                  从UPS结构看它的带载能力

                  来源:机房360 作者:王其英 更?#29575;?#38388;:2013-7-12 15:10:46

                  摘要:随着IT技术的发展和国际节能减排要求的提出,作为UPS负载设备的性质也在改变,即,IT设备的内部电源输入功率因数由原来的0.7向1靠近,目前已都在0.95以上。这种改变导致了一些故障现象,多处发现在负载端既不过载也不短路的情况下UPS逆变器频频“无缘无故”地过温保护或被烧毁。

                    是供电设备有问题?#25925;?#35774;计不合理?而且这种故障是在UPS运行过程中出现的,即,一开始UPS工作正常,带载量也不超过60%~80%,属“正常安全范围”,逆变器功率管的过热或烧毁是在无任何故障征兆情况下发生的。使人们一时陷入迷雾之中。

                  UPS逆变器难道真的是在“正常安全范围”内“无缘无故”地飞来横祸吗?如果是这样,那么这个横祸又来自何方?不弄清楚这个问题和采取相应的措施,同样的故障就还会重复出现。本文就这个问题进行?#33268;邸?br />
                  1.功率因数的由来

                    自从伏特发明伏打电池以后,直流供电的负载性质是唯一的,即?#38469;?#30005;阻性的。原因是负载上的电流电?#25925;?#21516;相的,所以负载上的功率?#38469;?#26377;功功率。正?#20063;?#20132;流电的出现在使用非纯电阻负载时就发现电流和电压正?#20063;?#19981;同相了,出现了相位差θ,如图1所示。而?#19968;?#21457;现在这种负载上的实际功耗比纯电阻时小了,有一部分功率被储存起来了。这很像力学中的垂直移动做功而水平移动不做功一样。并研究发现这?#36136;?#38469;功耗P是由相位差θ的余弦决定的

                  P=UIcosθ(1)

                  Q=UIsinθ(2)

                  而电流乘以电压乘以θ的正弦就是储存的能量Q,此二者和输入总功率S的关系也正是直角三角形?#22402;上?#30340;关系,即



                  为了区别这种负载与电阻性负载,就起了一个“阻抗”的名字,即消耗功率的部?#36136;?#30005;阻,储存功率的部分称为电抗。



                  尤其是在纯电感和纯电容负载上这种相位差达到了90°,纯电感和纯电容上不被消耗的功率,全?#30475;?#23384;在器件里面。如果后面?#30001;?#30005;阻,这些储存的功率就会像电源一样将能量供出去,于是就把这种储存在储能装置中的功率称作无功功率。可以看出,在电子器件中有三种负载的?#38382;?电阻、电容和电?#23567;?#30005;阻是消耗功率的,电感和电容则是储存功率的。而?#19968;?#21457;现电容上的电流是超前电压的,而电感上的电流是滞后于电压的,如图2所示。这样一来电容和电感负载上的电流就相差180°,这从图2中也可以看出。这个特点就赋予了二者的互补特性,即二者的电流和电抗可以直接相减(抵消)。为了两种功率因数有所区别,一般作了这样的规定,在电流超前的功率因数(容性)前面冠以“+”号,电流滞后的功率因数(感性)前面冠以“-”号。在早期的进口UPS中的负载功率因数前面都有一个“-”号。

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