剖析工頻機(jī)UPS輸出變壓器在電路中的作用

　　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的過渡時期，在這個時期，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)說這個變壓器可以抗干擾。所以不但工頻機(jī)型UPS的這個變壓器穩(wěn)固了抗干擾功能，就是已經(jīng)取消了這個變壓器的高頻機(jī)型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來，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。可見宣傳的“魅力”有多大!難怪一些用戶對沒有輸出變壓器的高頻機(jī)型UPS抱有懷疑態(tài)度：變壓器沒了就不抗干擾了!

　　如果上述的宣傳是真理，那么高頻機(jī)型UPS就真地沒有立錐之地了�？上У氖荱PS輸出變壓器可以抗干擾”說法是“無的放矢”!為了說明這個問題，先解決以下幾個問題：

　　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？

　　這幾個問題搞清楚了，結(jié)論也就出來了。

　　二、UPS輸出變壓器抗干擾的目的是什么？

　　這個問題很好回答，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

　　(a)工頻機(jī)型UPS供電原理圖

(b)高頻機(jī)型UPS供電原理圖

[$page]　　圖1 UPS供電原理方框圖

　　UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因為這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。就是說這個變壓器可以防止逆變器出來的干擾去損害負(fù)載電路，或者是負(fù)載出來的干擾去損害逆變器。除此二者外沒有第三。

　　首先說明，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臺無一逆變器損壞的例子，這在工頻機(jī)型UPS中也是罕見的。至于負(fù)載，只是用電單元，不向逆變器輸送干擾，而且也送不過去。況且逆變器也不是干擾源。關(guān)于這一點，不妨用示波器測一下就可看得清楚。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兩點表示UPS的輸出端，就在AB這兩點，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，所以電纜的長短就決定了阻抗RW的大�。�

  　　(1)

圖2 UPS供電線路電原理圖

　　式中 RW —電纜在某長度l下的阻抗

　　r —電纜材料的電阻率

　　l—電纜長度

　　S—電纜截面積

　　XL—電纜在長度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