工頻機(jī)UPS輸出變壓器在電路中是在抗干擾嗎？

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*。所以不但工頻機(jī)型UPS的這個(gè)變壓器穩(wěn)固了抗*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?？梢?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*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”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*的目的是什么？UPS輸出變壓器抗的是什么*？UPS輸出變壓器在電路中是否有*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*的目的是什么？

這個(gè)問(wèn)題很好回答，抗*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*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*去損害負(fù)載電路，或者是負(fù)載出來(lái)的*去損害逆變器。除此二者外沒(méi)有第三。

（a）工頻機(jī)型UPS供電原理圖

（b）高頻機(jī)型UPS供電原理圖

圖1 UPS供電原理方框圖

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*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*，而且也送不過(guò)去。況且逆變器也不是*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？

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*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*。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?。?/p>

（1）

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 （3）

從式（1）可以看出，在負(fù)載端由于RW很大，脈沖壓降也很大，UPS輸出正弦波減去這個(gè)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，此處的電壓波形仍然是很好的正弦波。