UPS输入电压频率范围标准

UPS输入电压频率范围标准
UPS的输出电压频率总是跟踪输人电压频率的，因此输入电压频率变化范围太宽了对负载是没有好处的，尤其是频率下移时的影响更大。比如有的UPS制造商声称其UPS的允许输入频率范围是± 10Hz，这就引起了一些用户的极大兴趣，也有的制造商照猫画虎重复这种说法，把用户的思想搞糊涂了，因此有必要进行仔细的讨论。在这里UPS制造商有一个误区，他所讲的± 10Hz是指其UPS输人可以允许频率作如此大的变化，但他没有考虑到:当将负载切换到旁路供电时，负载是不是能接受这个士10Hz的频率变化?现在就来讨论下面的几种情况。
1.国家的市电频率标准
国家标准GB/T15545-1995 "电力系统频率允许偏差"规定:电力系统正常运行频率允许偏差值为50Hz ± O. 2Hz，在系统容量较小的独立发电厂情况下，其偏差可以放宽到50Hz ±O. 5Hz。实际上，我国一些大区系统已有能力保持正常频率偏差值为50Hz ±O. 1Hz。 这就是说，利用外电网时，输入频率范围的变化绝不会有50Hz ± 10Hz的变化。
一般柴油发电机在频率发生这样大的变化时，其输出电压就已经非常不正常了， UPS已转为电池供电。
输入频率范围越宽，对输出特性影响越大。有许多负载是非线性的，即不是感性就是容
性。当频率作如此大的变化时，不是看对UPS有何影响，而是看对负载有何影响。
2.频率对不同性质负载的影响
1)感性负载情况
例如，有的负载有输入变压器，而一般用途的变压器都是按照额定频率( 50Hz)设计的，当频率偏离中心值不太远时，副作用不明显，否则就有较大的影响。如频率太高时，由

图2.24滤波电感的感抗和频率成正比
于铁芯内涡流的增大，会使变压器的铁损增加、温度升高、绝缘下降，加速变压器的老化;一般来说频率高点对感性负载有一些好处，如式(2-17)所示，感抗XL与频率f成正比，而电感多用于滤波环节，对滤波有好处。但频率不能太大，因为太大了会使电感上的有用压降增大，如图2.24所示。比如频率增大20(lOHz)，从式(2-17)可以看出，

(2-17)
电感XL上的压降也会增大20，影响了输入电压。若是变压器频率高得不太多，影响倒不大，就怕频率低。低得不多尚可，比如一般小于6。若低得太多，从式(2 -18)可以看出:

(2-18)
式中 NI一一变压器的初级绕组臣数;
UI一一加到初级的电压;
B一一磁通密度;
S一一变压器铁芯截面积; f一一电压的工作频率。
假如在其他一切相同的情况下只看频率就可发现，变压器初级臣数和频率成反比，即

(2-19)

由此可见，若频率f降低20%，匝数N1就等效地减少20%，所以必须再增加20%才行，否则就会带来隐患。这可用式(2-20)的磁场强度H来说明。变压器是靠磁场工作的，一定的功率对应着一定的磁场强度，功率定了，H也就定了，即

(2-20)
但由于频率降低了20，为了保持原来的磁场强度H不变，要么将匝数增加20，要 么将电流增大20，但匝数已经不可变了，只有将电流增大20才可保证H不变。这一点可通过图2. 25所示定额运输图加以说明。

图2.25定额运输示意图
假如一批载重量为10t的汽车，运输的定额是1 OOOt . km/天，正常的规定是每辆车满载10t，每天跑100km就满足了1 000t • km/天的要求，即可拿到定额工资。但突然今天要求汽车的运输距离是80km，汽车司机为了拿到定额工资还必须满足1000t . km/天的要求，为此他必须装载12.5t的货物才行。这样一来就超载25，为运输埋下了半路抛锚的隐患。上述变压器例子中初级绕组的电流为了满足H定额的要求，而将电流增大20，增加了变压器的负担，同样埋下了因功耗过大而导致故障的隐患。
2)整流滤波负载的情况
在众多包括计算机在内的电子设备中都有自备内置电源，电源的输入首先是整流滤波，滤波电容容量的选择在我国也是按照额定频率50Hz设计的。由于容抗Xc反比于频率f，如
下式所示

(2-21)
和上面的例子一样，频率降低20%时，容抗相应的增大20，等效于电容的容量降低了20，使电容滤波后的电压纹波增大，影响后面负载的使用质量。就好比一个具有50t容量的水塔，在电源频率为50Hz时，每小时水泵可向其供水50t，保证了用户的正常用水，当电源频率下降到40Hz时，水泵每小时只能供水40t，相当于水塔的容量减小了20，使用户的正常用水得不到保障。另外当频率升高20时，由于容抗也会下降20，会导致无功电流增大，从而使负载功率因数下降。同样，当频率升高20时，水泵每小时会向水塔供水60t，但由于水塔的容量只有50t，如果没有相应的措施，就会有20的水溢出，白白浪费。
3)输入频率变化土10Hz的情况
当输入频率变化± 10Hz时， UPS的反应不外乎两个，一个是跟踪，一个是频率超出50± (5%~ 6% )Hz时改为电池供电。如果是跟踪50Hz ± 10Hz，就会有上面的弊端;如果在 这种情况下改为电池供电，那么说明书上的这一项提法就形同虚设，没有意义。
所以，以前的UPS输入频率范围一般设为50 ± (5 %~ 6% ) Hz是合适的。