电压暂降实验报告.doc

电压暂降对敏感用电设备的影响及其抑制方法
实验目的
通过对实验电压暂降对敏感用电设备〔PC机的影响的观察来加深对电压暂降定义的理解。
了解暂降幅值、暂降时间以及暂降波形等各个因素对敏感用电设备的影响。
掌握电压暂降产生的基本概念及影响因素。
了解电压暂降对敏感用电设备在不同运行情况〔例如PC机CPU利用率分别在0%和100%下的影响
思考如何减小电压暂降对敏感用电设备的影响。
实验原理:
1、引起电压暂降的主要原因
电压暂降产生的原因涉及电力系统和用户两方面。系统方面的原因,如当输配电系统中发生短路故障、雷击、开关操作、变压器以及电容器组的投切等事件时,均可引起电压暂降。其中,系统发生瞬时短路故障是电压瞬间跌落发生的主要原因,短路故障可能引起较为严重的电压暂降。而用户的原因包括用户内部短路以及大型感应电机的起动,电弧炉、轧钢机等冲击性负荷的投运等。
电力系统发生瞬时短路故障是电压瞬间跌落发生的主要原因,短路故障可能引起较为严重的电压暂降,影响工业生产中对电压敏感的电气设备,造成严重的经济损失。短路故障通常包括单相与地、两相或多相之间或与地经阻抗或直接连接形成短路。在故障点,电压幅值可能降到很低的水平,在一定区域内,常常造成一些用户的电压发生暂降。如果故障发生在系统的辐射方式配电区域,保护动作将导致供电中断;如果设备与故障发生地点距离较远,则短路故障可能只造成电压暂降;如果故障严重到一定程度,用电设备将会跳闸。当然,不只是短路故障会导致设备跳闸,其他一些事件,如:电容器投切、大容量电动机起动等负荷冲击也可能造成电压暂降,导致用电设备跳闸。如变电站某条出线若发生短路故障,保护装置动作将其隔离,与此变电站相连的其他线路将经受一次电压暂降,这种电压暂降占到总数的70%以上。
雷击也是造成系统电压暂降的另一主要原因。这在落雷较多的地区尤为明显,雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作,从而导致供电电压暂降。
总体而言,短路故障、感应电动机起动和雷击引起的电压暂降是最主要原因。
2、电压暂降抗扰性分析
开关电源的恒输入功率特性< 负输入阻抗特性> 使得其电压暂降抗扰性特别强壮, 线
路电压降低时, 输入电流自动升高以维持输出电压< 功率> 不变, 以保证负载正常工作。反
之亦然。极宽的输入电压范围这一特殊优点,使开关电源成了对付电压暂降的"专家"。当
然, 线路电压暂降太多< 电压过低> 时, 过高的输入电流成了损坏电源的潜在危险。
3、电压暂降性能
实验中经电压暂降仪给微机供电, 按30%-70%电压降落计算,可知,开启微机正常工作, 逐步增大短时中断时间, 至微机死机。可知, 增大滤波电容值可明显提高微机对短时中断的抗扰性。微机开关电源有时在高达30% 的电压降落下仍能使微机正常工作。面对增大滤波贮能电容后开机浪涌电流增大问题, 已有现成的解决措施, 即在整流电路中串接负温度系数热敏电阻或串接开机限流电阻, 待稳定后再用双向可控硅将其短接。另外, 也应考虑适当增大整流电路电流设计裕量。
关机后数百毫秒内贮能电压下降较快, 之后却缓慢下降。这是因为前数百毫秒贮能电压还够维持变换器工作, 负载继续工作耗电< 随C 大小可看出维持长短> 。贮能电压降至100 V 以下后, 开关变换器停振, 开关管截止, 整流管反向截止, 由并接于滤波电容上的高阻值电阻泄放电能,电压呈缓慢下降。这种特性对使用热敏电阻限制开机浪涌的方案较为不利。众所周知, 负温度系数热敏电阻常温下电阻较高, 可有效限制开机电流, 开机后电流自加热使热敏电阻温度上升, 阻值迅速下降, 使正常运行功耗很小。可是关机后, 滤波电压迅速降至100 V以下, 而热敏电阻温度下降却较慢< 热时间常数10 S 以上> , 又由于热敏电阻温度——阻值的非线性, 电阻值回升更慢, 导致关机后又马上开机其浪涌电流仍然很大, 照样可能损坏机器。而采用串接限流电阻并由双向可控硅短接方案就相对保险多了, 只是电路较热敏电阻复杂一些。
4、电压暂降对敏感用电设备的影响
在许多发达国家,电压暂降已成为影响各大工商业用户的最主要的电能质量问题。实际上,对于电力系统中的许多故障,当保护装置跳闸切断给某一用户供电的线路时,其相邻线路上都将发生不同程度的电压暂降。因此,电压暂降发生的次数远比电压中断发生的次数多。如果用电设备对电压暂降很敏感,则由电压暂降带来的问题的次数将显著增加。和停电不同,电压暂降是不可预测的随机事件。对某一用户来说,一次电压暂降带来的危害可能不如一次中断带来的危害大,但由于暂降发生次数较为频繁,从总体上看,电压暂降所带来的影响和损失会是巨大的。所以,了解关键用电设备对电压暂降的敏感程度如何,对用户来说也是非常重要的。电力系统短路故障会引起系