一、前言
根據(jù)歷史的發(fā)展規(guī)律,當(dāng)前正值高頻機(jī)型UPS替代工頻機(jī)型UPS的過(guò)渡時(shí)期,在這個(gè)時(shí)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(shuō)這個(gè)變壓器可以抗干擾。所以不但工頻機(jī)型UPS的這個(gè)變壓器穩(wěn)固了抗干擾功能,就是已經(jīng)取消了這個(gè)變壓器的高頻機(jī)型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來(lái),在人們的印象中就好像高頻機(jī)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(jiàn)宣傳的“魅力”有多大!難怪一些用戶對(duì)沒(méi)有輸出變壓器的高頻機(jī)型UPS抱有懷疑態(tài)度:變壓器沒(méi)了就不抗干擾了!
如果上述的宣傳是真理,那么高頻機(jī)型UPS就真地沒(méi)有立錐之地了?上У氖荱PS輸出變壓器可以抗干擾”說(shuō)法是“無(wú)的放矢”!為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,先解決以下幾個(gè)問(wèn)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(gè)問(wèn)題搞清楚了,結(jié)論也就出來(lái)了。
二、UPS輸出變壓器抗干擾的目的是什么?
這個(gè)問(wèn)題很好回答,抗干擾的目的就是為了保護(hù)設(shè)備和電路不受損害。圖1示出了兩種
圖1 UPS供電原理方框圖
UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因?yàn)檫@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(hù)前面的逆變器和后面的負(fù)載電路。就是說(shuō)這個(gè)變壓器可以防止逆變器出來(lái)的干擾去損害負(fù)載電路,或者是負(fù)載出來(lái)的干擾去損害逆變器。除此二者外沒(méi)有第三。
首先說(shuō)明,不論是高頻機(jī)型UPS,還是工頻機(jī)型UPS,在相同規(guī)格的情況下,此二者的逆變器是一樣的,負(fù)載也是一樣的。既然工頻機(jī)型UPS的逆變器需要保護(hù),那么按照變壓器宣傳者的理論,高頻機(jī)型UPS的逆變器因沒(méi)有變壓器隔離,就不受保護(hù),就應(yīng)該受到負(fù)載干擾的損害,即應(yīng)該頻繁地?fù)p壞。而實(shí)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(jī)型UPS在近三年間裝機(jī)從250kVA到600kVA近300臺(tái)無(wú)一逆變器損壞的例
子,這在工頻機(jī)型UPS中也是罕見(jiàn)的。至于負(fù)載,只是用電單元,不向逆變器輸送干擾,而且也送不過(guò)去。況且逆變器也不是干擾源。關(guān)于這一點(diǎn),不妨用示波器測(cè)一下就可看得清楚。所以工頻機(jī)型UPS的輸出變壓器在這里并不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié)。
三、工頻機(jī)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(jī)型UPS的輸出變壓器在這里既然不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié),那么它抗干擾的目的是什么呢?真正的問(wèn)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(jī)型UPS的供電線路電原理圖。圖中的AB兩點(diǎn)表示UPS的輸出端,就在AB這兩點(diǎn),UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應(yīng)小于5%(這是指標(biāo)的要求),是一個(gè)很好的正弦波,如圖中所示。但到了負(fù)載端,電壓UL的波形就出現(xiàn)了失真,這個(gè)失真是如何形成的呢?眾所周知,負(fù)載端的工作電流IL是對(duì)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(fù)載端有一定距離,而電纜是有阻抗的,所以電纜的長(zhǎng)短就決定了阻抗RW的大。
圖2 UPS供電線路電原理圖
式中 RW —電纜在某長(zhǎng)度l下的阻抗
r —電纜材料的電阻率
l—電纜長(zhǎng)度
S—電纜截面積
XL—電纜在長(zhǎng)度l下的電抗
負(fù)載電流在電纜上形成的脈沖電壓降:
URw=ILRW (2)
所以 負(fù)載端的電壓就是:
UL=UUPS-ILR