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有功功率/无功功率/视在功率/功率因数及峰值

UPS是针对计算机、通讯设备、控制系统等精密设备而设计制造的可靠电源系统,适用于0中断要求场合的应用。使用UPS供电时需要注意负载性质是否匹配,另外,有些负载是不可以使用UPS供电的。以下首先介绍几个基本概念。
  一、 有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念

1.有功功率:可以转化成其他形式能量(热、光、动能)的能量。以P来表示,单位为W。一般来说,有功功率是相对于纯阻性负载来说的。

2.无功功率:功率从能量源传递到负载并能反映功率交换情况的功率就是无功功率。以Q来表示,单位为Var。它的产生是由于感性负载、容性负载、以及电压和电流的失真。这种功率可导致额外的电流损失。

3.视在功率:有功功率和无功功率的几何之和(即平方和的均方根),它用来表示电气设备的容量。以S来表示,单位为VA。

4.功率因数:正弦交流电压与电流的相位差称为功率因数角,以Φ来表示,没有单位,而这个功率因数角的余弦值称为功率因数。它决定于电路元件参数和工作频率,纯电阻电路的功率因数为1,纯电感电容电路的功率因数为0。功率因数cosineΦ=P/S。 

5.峰值因数:如右图所示,蓝色正弦波为电压波形,红色为电流波形。峰值因数是指电流瞬时值的峰值与其有效值的比值。它用来描述冲击电流。如果供电设备的峰值因数越高,表明设备抗冲击能力越强。通常UPS的峰值因数为3:1,适合电脑等非线性负载在正常工作中的峰值因数要求。但当冲击较大时,UPS等供电设备的电流容量乘于3后还不足以满足负载的瞬间电流要求。在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量,从而提高电流提供能力。通常计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流。通常超过UPS的峰值因数提供能力,因此在选择UPS容量时需要考虑负载波动及冲击余量,适当增大UPS容量以抵御负载的波动,选择UPS容量余量为:

UPS容量(VA数):计算机负载容量(VA数) = 1:0.7

    而对于某些特殊负载而言,在起动或工作过程中会产生很强的冲击电流,负载容量瞬间升高数倍(有时高达6倍)。对于此种负载应在普通容量余量比例基础上进一步加大余量。正确的容量配比对UPS的正常稳定工作及UPS的工作寿命影响很大,经常工作在满载或过载状态下的UPS系统故障的机会源源高于正确容量配比的UPS电源。

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