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什么是线性娱乐和非线性娱乐
  

线性娱乐和非线性娱乐是电路中两种基本娱乐,在UPS设备和电路中常遇到这两种娱乐,特别是非线性娱乐。因此,对这两种娱乐的特征和区别应有清晰明确的认识。
1、线性娱乐的定义和特征
在我国UPS的国标GB/T7260-3中对线性娱乐有明确的定义:“3、2、6 线性娱乐 linear load 当施加可变正弦pt时,其娱乐阻抗参数(Z)恒定为常数的那种娱乐。”
在交流电路中,娱乐元件有电阻R、电感L和电容C三种,它们在电路中所造成的结果是不相同的。
在纯电阻电路中,正弦ptU施加在一个电阻R上,则产生电流I也是正弦性的,电流I与ptU相位是相同的。
如ptu=Umsinωt,则i=Imsinωt;电流的有效值I=U/R。电流通过电阻发热,电能转换为热能,即P=UI=I2R。
在纯电感电路中,正弦pt施加在一个电感线圈L上,因电流是交变的,造成在线圈中产生感应电势,使得电流虽然仍然是正弦的,但相位上却滞后pt90°(电角度为π/2)。
如ptu=Umsinωt,则i=Imsin(ωt-π/2)。电流的有效值I=U/(2πf L)=U/XL;XL=2πf L称之为感抗。电流在电路中流动,将app的电能带到线圈中,转换为磁能,然后又把磁能转换为电能关注app。所以在电路中没有千亿消耗,平均千亿为零。无功千亿Q=UI=I2XL。
在纯电容电路中,正弦pt施加在一个电容量为C的电容器上,因电流携带电荷积累在电容的极板上产生电容pt,使得电流虽然仍然是正弦的,但相位上却超前pt90°(电角度为π/2)。
如ptu=Umsinωt,则i=Imsin(ωt+π/2);电流有效值I=2πfCU=U/XC;XC=1/(2πfC)。称之为容抗。电流在电路中流动,将app的电能带到电容器中,转换为电场能量,然后又把电场能量转换为电能关注app。所以在电路中没有千亿消耗,平均千亿为零。无功千亿Q=UI=I2XC。一般将感抗和容抗统称为电抗。
在一般具有电阻R和电感L、电容C的线性娱乐上,施加正弦性pt,则电流仍然是正弦性的,但是电流与pt之间的相位关系,既不是同相也不是相差90°,而是相差一个φ角。
如ptu=Umsinωt,则i=Imsin(ωt±φ)。电流有效值I=U/Z。Z即为阻抗,它与电阻、电抗的关系是:Z2=R2+X2。电抗为感抗XL和容抗XC的综合值。相位差φ角是由娱乐中的R、L、C参数决定的。在呈现为感性时φ为正,容性时φ为负。tgφ=X/R。阻抗Z、电抗X和电阻R三者构成阻抗直角三角形。娱乐上的视在千亿S=UI,有功千亿P=UIcosφ,无功千亿Q=UIsinφ,S2=P2+Q2,三者构成千亿三角形。
在这里要说明一点,决定娱乐特征的不仅是娱乐阻抗的大小,还有千亿因数的大小。综合来讲,在线性娱乐中,有纯阻性(千亿因数为1)和感性(千亿因数小于1)、容性(千亿因数小于1),以及纯感性和纯容性(千亿因数均为0)。上述这些娱乐都属于线性娱乐,不能认为只有千亿因数为1的纯阻性娱乐是线性的,千亿因数不为1的其他娱乐就不是线性的。这是本文所要特别强调的。
2、非线性娱乐的定义和特征
在我国UPS的国标GB/T7260-3中对非线性娱乐也有明确的定义:“3、2、7 非线性娱乐 non-linear load 娱乐阻抗参数(Z)不总为恒定常数,随诸如pt或时间等其它参数而变化的那种娱乐。”
非线性娱乐的种类繁多,在UPS供电的娱乐中多是整流滤波型,UPS的输入也是整流滤波型。因此,IEC标准中便制定了一个基准非线性娱乐(Reference non-linear load),做为标准的附录列入标准中。用这个基准非线性娱乐检验UPS带非线性娱乐的能力。 非线性娱乐的一个重要特点就是当对娱乐施加正弦形pt时,电流并不是正弦形的,电流是一个尖峰形的。
分析和计算非线性电路中的电流和千亿,使用的方法是用傅立叶函数分析的方法,用等效的正弦量代替非正弦量。
假设在一个具体电路中:
app输入ptu=u1+u3+u5+u7+…,此处u1是基波pt分量,因为交流输入app可以认为是正弦形的,所以没有高次pt分量,则u=u1。
此处交流电流i=i1+i3+i5+i7+i9+i11……。
每一次pt电流都是正弦形的,它们都有自己的幅值、有效值(I1、I3、I5……)以及电流与同频率pt之间的相位差(φ1、φ3、φ5、φ7……)。
以等效的正弦形电流替代非正弦电流,其有效值的平方等于各pt分量有效值的平方和,即:I2=I12+I32+I52+I72+……。
在这个电路中,瞬时千亿值p=ui=u1(i1+i3+i5+i7+i9+i11…)。
平均千亿P=U1I1cosφ1=UI1cosφ1,亦称之为有功千亿。
与线性电路相同,令电路中的视在千亿为S,S=UI。
同样无功千亿为Q,三个千亿之间的关系仍为S2=P2+Q2。
有功千亿与视在千亿的比值为电路中的千亿因数 :PF=P/S=UI1cosφ1/UI=I1cosφ1/I=λcosφ1。系数λ=I1/I<1。
千亿因数PF值比基波的相位差的千亿因数cosφ1还要小一些。pt中高次pt占的比例越大,则λ越小,千亿因数也就越小。这样就可以把一个非线性的娱乐化为线性娱乐进行计算和分析。
在诸多娱乐中,非线性娱乐很复杂,电流波形种类很多。有尖峰的、有双峰的等等,仅仅用其电流大小来说明还是不够的。为了说明非线性与线性电流差别的程度,用一个参数来表示,这就是峰值因数。在GB/T7260-3标准中是这样说的:“3、3、29 峰值因数peak factor周期量的峰值对方均根值之比。”
注:术语“尖峰因数”(crest factor)与此同义。
其中方均根值就是平常所说的有效值。
一般最大峰值因数的娱乐是个人计算机,峰值因数约为2、7。一个计算机系统的电流峰值因数约为2、3左右。正弦电流的峰值因数则是1、4。所以一般UPS都把能带非线性娱乐的峰值因数定为3,完全能满足娱乐的需要。特别是大型UPS的峰值因数为3,就更没有问题。

具体详见:娱乐直流源,交直流app开关直流app直流高压app

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