線性負(fù)載和非線性負(fù)載

《線性負(fù)載和非線性負(fù)載》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、線性負(fù)載和非線性負(fù)載　　線性負(fù)載和非線性負(fù)載是電路中兩種基本負(fù)載,在UPS設(shè)備和電路中常遇到這兩種負(fù)載,特別是非線性負(fù)載。因此,對(duì)這兩種負(fù)載的特征和區(qū)別應(yīng)有清晰明確的認(rèn)識(shí)。　　1線性負(fù)載的定義和特征　　在我國(guó)UPS的國(guó)標(biāo)GB/T7260-3中對(duì)線性負(fù)載有明確的定義:“3.2.6線性負(fù)載linearload當(dāng)施加可變正弦電壓時(shí),其負(fù)載阻抗參數(shù)(Z)恒定為常數(shù)的那種負(fù)載?！薄　≡诮涣麟娐分?負(fù)載元件有電阻R、電感L和電容C三種,它們?cè)陔娐分兴斐傻慕Y(jié)果是不相同的?！　≡诩冸娮桦娐分?正弦電壓U施加在一個(gè)電

2、阻R上,則產(chǎn)生電流I也是正弦性的,電流I與電壓U相位是相同的。　　如電壓u=Umsinωt,則i=Imsinωt;電流的有效值I=U/R。電流通過(guò)電阻發(fā)熱,電能轉(zhuǎn)換為熱能,即P=UI=I2R。　　在純電感電路中,正弦電壓施加在一個(gè)電感線圈L上,因電流是交變的,造成在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),使得電流雖然仍然是正弦的,但相位上卻滯后電壓90°(電角度為π/2)。　　如電壓u=Umsinωt,則i=Imsin(ωt-π/2)。電流的有效值I=U/(2πfL)=U/XL;XL=2πfL稱之為感抗。電流在電路中流動(dòng)

3、,將電源的電能帶到線圈中,轉(zhuǎn)換為磁能,然后又把磁能轉(zhuǎn)換為電能返回電源。所以在電路中沒(méi)有功率消耗,平均功率為零。無(wú)功功率Q=UI=I2XL?！　≡诩冸娙蓦娐分?正弦電壓施加在一個(gè)電容量為C的電容器上,因電流攜帶電荷積累在電容的極板上產(chǎn)生電容電壓,使得電流雖然仍然是正弦的,但相位上卻超前電壓90°(電角度為π/2)?！　∪珉妷簎=Umsinωt,則i=Imsin(ωt+π/2);電流有效值I=2πfCU=U/XC;XC=1/(2πfC)。稱之為容抗。電流在電路中流動(dòng),將電源的電能帶到電容器中,轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能

4、量,然后又把電場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換為電能返回電源。所以在電路中沒(méi)有功率消耗,平均功率為零。無(wú)功功率Q=UI=I2XC。一般將感抗和容抗統(tǒng)稱為電抗?！　≡谝话憔哂须娮鑂和電感L、電容C的線性負(fù)載上,施加正弦性電壓,則電流仍然是正弦性的,但是電流與電壓之間的相位關(guān)系,既不是同相也不是相差90°,而是相差一個(gè)φ角?！　∪珉妷簎=Umsinωt,則i=Imsin(ωt±φ)。電流有效值I=U/Z。Z即為阻抗,它與電阻、電抗的關(guān)系是:Z2=R2+X2。電抗為感抗XL和容抗XC的綜合值。相位差φ角是由負(fù)載中的R、L、C參數(shù)

5、決定的。在呈現(xiàn)為感性時(shí)φ為正,容性時(shí)φ為負(fù)。tgφ=X/R。阻抗Z、電抗X和電阻R三者構(gòu)成阻抗直角三角形。負(fù)載上的視在功率S=UI,有功功率P=UIcosφ,無(wú)功功率Q=UIsinφ,S2=P2+Q2,三者構(gòu)成功率三角形?！　≡谶@里要說(shuō)明一點(diǎn),決定負(fù)載特征的不僅是負(fù)載阻抗的大小,還有功率因數(shù)的大小。綜合來(lái)講,在線性負(fù)載中,有純阻性(功率因數(shù)為1)和感性(功率因數(shù)小于1)、容性(功率因數(shù)小于1),以及純感性和純?nèi)菪?功率因數(shù)均為0)。上述這些負(fù)載都屬于線性負(fù)載,不能認(rèn)為只有功率因數(shù)為1的純阻性負(fù)載是線性

6、的,功率因數(shù)不為1的其他負(fù)載就不是線性的。這是本文所要特別強(qiáng)調(diào)的。　　2非線性負(fù)載的定義和特征　　在我國(guó)UPS的國(guó)標(biāo)GB/T7260-3中對(duì)非線性負(fù)載也有明確的定義:“3.2.7非線性負(fù)載non-linearload負(fù)載阻抗參數(shù)(Z)不總為恒定常數(shù),隨諸如電壓或時(shí)間等其它參數(shù)而變化的那種負(fù)載?！薄　》蔷€性負(fù)載的種類繁多,在UPS供電的負(fù)載中多是整流濾波型,UPS的輸入也是整流濾波型。因此,IEC標(biāo)準(zhǔn)中便制定了一個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載(Referencenon-linearload),做為標(biāo)準(zhǔn)的附錄列入標(biāo)準(zhǔn)中

7、。用這個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載檢驗(yàn)UPS帶非線性負(fù)載的能力。在UPS國(guó)標(biāo)GB/T7260-3中,也在附錄E中給出了這個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載電路,如圖1所示?！　∵@個(gè)電路之所以是非線性負(fù)載,就是因?yàn)樵谳斎攵耸┘诱译妷簎時(shí),當(dāng)電壓瞬時(shí)值大于電容上的直流電壓,則電源給負(fù)載R1供電,并向電容充電。當(dāng)電壓瞬時(shí)值小于電容上直流電壓時(shí),因二極管的阻斷作用,電源不再供電,而由電容放電使負(fù)載保持電流的連續(xù)性。所以這個(gè)負(fù)載對(duì)于電源呈現(xiàn)的阻抗是隨電壓瞬時(shí)值的大小而改變的?！　》蔷€性負(fù)載的一個(gè)重要特點(diǎn)就是當(dāng)對(duì)負(fù)載施加正弦形電壓時(shí),電流并

8、不是正弦形的。圖1的負(fù)載電路交流電流是間斷的、尖峰的。而圖2是這種非線性負(fù)載的電壓和電流的波形圖,由此可以看出,電流是一個(gè)尖峰形的?！　》治龊陀?jì)算非線性電路中的電流和功率,使用的方法是用傅立葉函數(shù)分析的方法,用等效的正弦量代替非正弦量。在這個(gè)具體電路中:　　電源輸入電壓u=u1+u3+u5+u7+…,此處u1是基波電壓分量,因?yàn)榻涣鬏斎腚娫纯梢哉J(rèn)為是正弦形的,所以沒(méi)有高次諧波分量,則u=u1?！　〈颂幗涣麟娏鱥=i1+i3+i5+i7+i9+i11……。