电石炉各功率简介

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1、视在功率的意义：由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能 客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正 常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。由于网络中既存在电阻这样的耗能 元件，又存在电感、电容这样的储能元件，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功 率，即平均功率或有功功率，同时应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中。这就 是视在功率大于平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给 网络提供电能是不能保证其正常工作的。因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电 流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。另

2、外，由于电感、电容等元 件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻 所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为 负。在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在 功率，即S=UI视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大 功率或电路可能消耗的最大有功功率视在功率为S,有功功率为P,无功功率为Q,电压U,电流I,相角差为p，S=UxI； P=UxIcosQ=UxIsin根据有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosp=P/S； S2=P2+Q2（即视在功率的平方=有功功率的平

3、方+无功功率的平方）功率因数是否越大越好？长期以来不论是UPS的供应商还是用户，在UPS功率因 数问题上，一直是一个争论的焦点：用户声言要高功率因数的UPS,供应商也说这个 因数越大越好，于是厂家就尽全力去提高这个因数。到底UPS的功率因数是大了好还 是小了好呢？UPS有两个功率因数值：输入功率因数和输出功率因数。输入功率因数表示UPS对 电网有功功率吸收的能力及对电网影响的程度;输出功率因数表示UPS对非线性负载 的适应能力。当然，对输入功率因数的要求是越高越好，而UPS的输出功率因数却不 一定越大越好，现就这个问题进行讨论。1 基本概念视在功率：即交流电压和交流电流的乘积。UPS说明书上的

4、功率伏安值就是指UPS 的额定输出电压和额定输出电流的乘积，用公式表示为：S = UI式中，S是UPS的 额定输出功率，单位是VA（伏安）；U是UPS的额定输出电压，单位是V如220 V, 380 V等；I是UPS的额定输出电流,单位是A。视在功率包括两部分:有功功率（P） 和无功功率（Q）。有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮，使电机转动，使电 子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量，可以直接被人们感觉到，所以有些 人就产生一个错觉，即把有功功率当成了视在功率，孰不知有功功率只是视在功率的一 部分，用式表示：P = ScosO=UIcosO=U IF式中，P是有功功率，单位是（瓦）

5、； F=cosO被称为功率因数，而0是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。功率 因数表征着UPS输出有功功率的能力。无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部 分功率，用式表示：Q = Ssin0=UI sin0式中，Q为无功功率，单位是Var （乏）。对 于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路，离开无功功率是根本无法工作的。一 般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率，而不需要无功功率。既然无功功率不 做功，要它何用！于是他们当然就认为功率因数为1的电源最好。因为它能给出最大输 出功率，当然也就认为UPS输出功率因数小了就不好。然而，实际情况并非如此。假 如有一台计算机，当交流市电输

6、入后进行整流，就得到图1中UDC的脉动直流电压， 若不将脉动电压进行任何加工，就直接提供给计算机电路，毫无疑问，电路根本无法正 常工作。虽然这时计算机的功率因数接近于1,可这又有何用呢。为了让计算机电路能 正常工作，必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整 流器后面的滤波电容器C来完成。这个滤波器就像一个水库，电容器里面必须储存足够 数量的电荷，在整流半波之间的空白时，使电路上的工作电压仍不间断，能保持正常电 平。换句话说，即使在两个脉动半波之间无输入电能时，Uc的电压电平也无显著的变 化，这个功能是靠电容器内的储能来实现的，储存在电容器内的这部分能量就是无功功 率

7、。所以说，计算机是靠无功功率的支持，才能保证电路正确运用有功功率实现正常运 行的。因此可以说，计算机不但需要有功功率，也需要无功功率，两者缺一不可！ 3. UPS的输出功率因数并不是越大越好，UPS很少被用来照明或带电热器之类的线 性负载，绝大多数用作像计算机或类似计算机的电子设备供电。这类设备一般都在内部 设置了PWM电源，而这种电源的特点就是直接将输入市电整流滤波。如前所述，这些 设备对市电（或UPS输出）构成了非线性负载，功率因数F =0.60.7。为了使 UPS和计算机匹配，UPS最好也具有功率因数0.60.7的值，如美国的APC、 瑞士的IMEL和IM061等都具有这样的输出功率因数

8、。功率因数是大了好还是小 了好呢？为说明这个问题，可以看一下图2的逆变器。输出特性与功率因数的关系，也 就是UPS输出与功率因数的关系。（1）当功率因数F=1时，UPS只能输出额定 容量的80%，而且这是有功功率，这时的无功功率为0,对计算机这样的非线性负载 而言，显然无法应用。众所周知，一个电源输出最大功率的条件是电源内阻和负载电阻 值相等。比如从理想和极端的情况看，1KVA UPS的负载电阻是R = U2/P=2202 / 1000=48.4Q 那么电源内阻也是48.4Q，而且是纯电阻，莫说带脉冲负载，就是电 流稍有变化，也会造成输出电压U的大幅度变化。比如电流增加1A,则输出电压就会 下

9、降：U =48.4x 1 =48.4 （V ）因此像图1中电流I波形更无法适应。因为计算机向 UPS索取的脉冲电流幅度为其平均电流的3倍以上。在这样的脉冲负载下，电源将无 法正常供电。当然，这只是一个极端的例子，实际中情况要好得多。故功率因数F=1 的情况下，如果这个因数只仅仅是1而无变化余地，那麽就只能带线性电阻负载，且过 载能力较差。总之，F=1的UPS, 般说来，对输入功率因数尚未校正过的计算机 负载而言，没有什么实际使用价值。比如计算机功率因数取平均值0.65，设10KVA的 UPS在F=1时仅能输出功率为8000WCVA），如果带40台功率为200W的计算机， 乍看起来正好满载，其实

10、不然，还有无功功率未计入，若计入后，视在功率口 S = P/ F=8000/ 0.65 = 12308 （VA）=1.23 KVA所以，上述情况已过载23%了。而且F为 1时，UPS也并不能将100%的VA值变成W。如果简单地认为功率因数多大就能 给出多大的所谓“有用的”有功功率，而无功功率是“无用的”，那么就误会了！（2）F = 0.8及0.8以下时，以往的UPS都把功率因数作成0.8，其根据何在呢？由图2的曲 线可以看出，在输出功率因数为0.8时，正好可以输出100%的额定功率VA值。由图 2上也可以看出，当F =0.7时，可以输出114%的VA功率值，即负载功率因数越小， 输出的VA功率

11、值就越大。换句话说，对付非线性负载的能力也越强，而计算机恰恰是 典型的非线性负载，而且功率因数在0.60.7之间，所以只有UPS的输出功率因数作 成与其相应，才构成最佳配合。所谓最佳配合，是指在这种情况下，当有功功率用满了， 同时无功功率也用满了时才能充分发挥设备的潜力o(3)功率因数0.8VFV1.0时由 图2也可以看出，当功率因数F =0.9时，UPS只能输出整个视在功率的89%。从使 用角度看，应用于此范围的设备似乎不多，而且UPS的输出也打了折扣，因此意义不 大。这里讨论的主要是滞后功率因数，原因是绝大部分电子电路负载都是感性的。所以 一般UPS不能带大容性负载,只有那些在说明书上特别

12、标明有超前功率因数这一项的 方可带容性负载。实际上，UPS输出功率因数的真正含义是适应负载的能力，即能适 应多大功率的负载。比如，在一定功率范围内，如果是线性负载，UPS的输出功率因 数就是1;如果是计算机之类的非线性负载，UPS的输出功率因数就是0.60.7。也 就是说，UPS的输出功率数F是随负载而变的。但需说明的是：如果UPS说明书上 标明F =0.60.9或1, UPS就可适应上述0.61的负载。但若只标了一个0.9或1, 就不一定能带满负荷的计算机负载。如果UPS的功率因数是超前0.0或滞后0.0，那 么它就可以带全范围任何性质的负载。德国EGB公司的100和300系列5200KVA

13、 及BENNING公司的5120KVA的UPS就具有这样的功率因数。因此UPS功率因 数的技术含量在小而不在大，一般用户关心的功率因数就应当是0.8以下而不是以上。 不然，在作电源容量设计时就会出错，甚至会造成不易挽回的损失。比如有50套包括 监视器在内的功率为180W的电脑总功率是180Wx50=9000W选择UPS的功率应 当是：P=9000W0.6 =15000VA为了留有余量取F =0.6而不是0.65根据上式应选 15KVA的UPS台但若按着错误的算法就会选一台功率因数大于0.9的10KVA UP S该UPS比正确值小了 50%肯定带不动上述电脑只好再买一台来增容。容量小事情 好办若

14、是把15KVA错买成100KVA，把300KVA错买成200KVA呢至于实现高功 率因数难还是实现低功率因数难的问题，举个例子:F=0.0的含义是可带纯电抗负载 即负载上的电压和电流相位差是90。也就是说电压过零时电流最大或者相反这就不 是一般UPS可做到的。尤其是F=1的UPS。因为这要增加专门的电路和环节。功 率因数为0.6时电压和电流的相位差虽不是90也有57之多同样存在增加电路环节的问 题。因为上述负载意味着电压电流不同时过零那么逆变器在哪一个零点截止呢不增加电 路环节肯定不行。反之在F=1的负载上电流电压同时达到最大值同时过零因无相位差 对逆变器而言就容易多了。可以这样说：小功率因数

15、包含有大功率因数的特点而大功率 因数的UPS就办不了小功率因数的事。当然有时F =0.8的UPS也可以带计算机那 是在“大马拉小车”的情况下，当接近额定功率时就显出它的弊病了。4 输入功率因数 的补偿与效果，不论是输入功率因数还是输出功率因数都可用一定的手段提高。问题是 有无这个必要。因为功率因数的补偿必然伴随着器材的消耗和功耗。比如IMV、Fe nton等多数UPS，在通常情况下均采用6脉冲输入可控硅整流器，因此功率因 数平均值只能作到0.8左右。提高功率因数的方法一是采用12脉冲整流器如Site pro Fenton等UPS作为选件的12脉冲整流器采用后，再加上无源滤波， 由于极大地抑制了

16、电流谐波分量口由原来的近30%的谐波电流分量削减到10%以下因 此功率因数都可提高到0.95以上。APC的SILCON DP 3 0 0 E系列UPS的 出现就非常容易地解决了这个问题。一般说，输入功率因数的提高对输入电网有利，因 为它减小了对电网的干扰。对UPS来说，好处不明显。因为UPS需要多少功率仍是 按照自已的方式和要求吸取，大概这也是一般UPS不急于解决这个问题的另一个原因。 另一方面，UPS的输出功率因数尽管上限做到“1”，但电脑类负载中的PWM电源由 于其输入功率因数未进行校正，故仍按照本身的需要向UPS索取能量。比如吸收0.6 的有功功率（W）和0.8的无功功率（VAR）0只要UPS能适应这个负载，那么对 F=1的线性负载就更没问题。5结语（1 ） UPS的输出功率因数是表示适应不同性质负载的能力，而不单是提供有 功功率的百分比。UPS输出功率因数为0.8的含义是：当负载功率因数为0.8时，就 可以获得100%的UPS额定功率；当负载功率因数为0.6时，上述UPS的输出功率 就会大打折扣。（2）输出功