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剖析工頻機UPS輸出變壓器在電路中的作用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數(shù):132
核心提示:

  一、前言

  根據(jù)歷史的發(fā)展規(guī)律,當前正值高頻機型UPS替代工頻機型UPS的過渡時期,在這個時期,以前一直不被人們注意的輸出變壓器現(xiàn)在竟成了“搶手貨”。主要原因是:據(jù)說這個變壓器可以抗干擾。所以不但工頻機型UPS的這個變壓器穩(wěn)固了抗干擾功能,就是已經(jīng)取消了這個變壓器的高頻機型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來,在人們的印象中就好像高頻機型UPS取消變壓器的做法是瞎耽誤工夫,反而成了技術(shù)落后的產(chǎn)品。可見宣傳的“魅力”有多大!難怪一些用戶對沒有輸出變壓器的高頻機型UPS抱有懷疑態(tài)度:變壓器沒了就不抗干擾了!

  如果上述的宣傳是真理,那么高頻機型UPS就真地沒有立錐之地了。可惜的是UPS輸出變壓器可以抗干擾”說法是“無的放矢”!為了說明這個問題,先解決以下幾個問題:

  輸出變壓器抗干擾的目的是什么?

  UPS輸出變壓器抗的是什么干擾?

  UPS輸出變壓器在電路中是否有干擾可抗?

  這幾個問題搞清楚了,結(jié)論也就出來了。

  二、UPS輸出變壓器抗干擾的目的是什么?

  這個問題很好回答,抗干擾的目的就是為了保護設(shè)備和電路不受損害。圖1示出了兩種

  (a)工頻機型UPS供電原理圖

(b)高頻機型UPS供電原理圖

[$page]  圖1 UPS供電原理方框圖

  UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因為這里談的是輸出變壓器,所以不涉及整流器。從圖1(a)中可以看出,變壓器抗干擾的目的就是為了保護前面的逆變器和后面的負載電路。就是說這個變壓器可以防止逆變器出來的干擾去損害負載電路,或者是負載出來的干擾去損害逆變器。除此二者外沒有第三。

  首先說明,不論是高頻機型UPS,還是工頻機型UPS,在相同規(guī)格的情況下,此二者的逆變器是一樣的,負載也是一樣的。既然工頻機型UPS的逆變器需要保護,那么按照變壓器宣傳者的理論,高頻機型UPS的逆變器因沒有變壓器隔離,就不受保護,就應(yīng)該受到負載干擾的損害,即應(yīng)該頻繁地損壞。而實踐證明逆變器并未損壞,而且還一直工作很好。比如某品牌高頻機型UPS在近三年間裝機從250kVA到600kVA近300臺無一逆變器損壞的例子,這在工頻機型UPS中也是罕見的。至于負載,只是用電單元,不向逆變器輸送干擾,而且也送不過去。況且逆變器也不是干擾源。關(guān)于這一點,不妨用示波器測一下就可看得清楚。所以工頻機型UPS的輸出變壓器在這里并不是起保護作用的環(huán)節(jié)。

  三、工頻機型UPS輸出變壓器抗的是什么干擾?

  前面已經(jīng)討論了工頻機型UPS的輸出變壓器在這里既然不是起保護作用的環(huán)節(jié),那么它抗干擾的目的是什么呢?真正的問題是:變壓器在這里是不是真地在抗干擾。圖5示出了工頻機型UPS的供電線路電原理圖。圖中的AB兩點表示UPS的輸出端,就在AB這兩點,UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應(yīng)小于5%(這是指標的要求),是一個很好的正弦波,如圖中所示。但到了負載端,電壓UL的波形就出現(xiàn)了失真,這個失真是如何形成的呢?眾所周知,負載端的工作電流IL是對應(yīng)正弦波電壓峰值處的脈沖電流,盡管UPS輸出端AB處是很好的正弦波,但電源到負載端有一定距離,而電纜是有阻抗的,所以電纜的長短就決定了阻抗RW的大小:

    (1)

圖2 UPS供電線路電原理圖

  式中 RW —電纜在某長度l下的阻抗

  r —電纜材料的電阻率

  l—電纜長度

  S—電纜截面積

  XL—電纜在長度l下的電抗

  負載電流在電纜上形成的脈沖電壓降:

  URw=ILRW                 (2)

  所以 負載端的電壓就是:

  UL=UUPS-ILR              (3)

  從式(1)可以看出,在負載端由于RW很大,脈沖壓降也很大,UPS輸出正弦波減去這個線路上的脈沖壓降后,就形成了失真波形。而在AB兩端由于l=0,所以RW =0,此處的電壓波形仍

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