惡性負載識別器

惡性負載識別器

“識別器”限制的不是用電總功率,而是瞬間的階躍功率,如果階躍功率大於事先的設定,系統將自動切斷負載電路,在間隔一段時間後,系統自動嘗試性恢復供電,經過識別判斷沒有大功率阻性電熱負載接入電路,從而繼續正常供電。

概述

可能很多同學都有這種經歷,在寢室里4台電腦開著,電扇開著、日光燈開著都可以正常運行,沒有任何問題,但是什麼電器都不開,就插了一個小小的電熱杯,電錶就跳閘了。為什麼會出現這種現象呢?電腦的功率都是250W~300W的,4台電腦功率之和絕對在一個電熱杯之上,但為什麼可以帶4台電腦同時工作但不能接入一個300W的電熱杯呢?兩者有什麼不同呢?下面我們就來研究一下。

我們平時使用的最多的加熱裝置就是熱得快、電熱杯或者電飯鍋,它們的工作原理就是電流流過電阻絲,電阻絲髮熱來燒水。對於220V電網來說,這類負載相當於一個純電阻接到電網裡,學過電路的同學都知道,交流220V加到電阻上,其兩端的電壓波形和流過電阻的電流波形是同相的,也就是說,兩者相位差是0。這類負載我們稱之為純電阻性負載。

惡性負載識別器 惡性負載識別器

計算機相當於什麼負載呢?我們知道我們的電腦機箱的後上方,有一個方塊狀的鐵盒子,那就是計算機的電源。這個電源對於電網來說,就是電網的一個負載。計算機的電源是開關電源(注意,這可不是有開關的電源喔),屬於非線性負載(也叫整流性負載)。開關電源的原理是先把220V@50hz交流電整流為高壓直流,再把高壓直流逆變為高壓高頻交流,再通過高頻變壓器降為低壓高頻交流,再轉為低壓直流輸出,這種電源的效率要比傳統穩壓器高得多。把計算機的開關電源當做220V電網的一個負載,這種負載在220V市電輸入端看來等效於一個容性負載,雖然它的電壓波形還是正弦波,但是它的電流波形已經畸變了,不再是規則的正弦波,而是接近脈衝波的波形(其實這種非線性負載才是對電網有危害的惡性負載,會給電網帶來高次諧波)。

使用效果

那么電錶如何識別這兩種負載呢?方法有很多種,但都是通過單片機+AD轉換器,對220V輸出端的電壓電流的波形實時採樣,然後編制相應的程式,通過算法,判斷這兩種負載的功率各占多大的比例,僅僅限制純電阻性負載的接入。

給宿舍安裝“智慧型負載識別器”的目的是很明確的,就是為了限制違章電器的使用,消除隱患,保障廣大師生的生命財產安全。

識別的原理是:通過電錶測量出增加那部分負載的功率和功率因數,因為電熱杯之類的阻性負載的功率因數較高,達到0.99以上,再通過判斷增加的功率,二者即識別出惡性負載實行斷電控制。目前我所能做到的識別是:功率因數大於0.9999998,最小增量負載大於20W。即可實現斷電。之後由管理員來實現送電。達到安全用電的目的,以保護學生朋友們的人身和財產安全。

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