如何突破供电限制

(转载的，感觉讲的有点道理)

可能很多同学都有这种经历，在寝室里4台电脑开着，电扇开着、日光灯开着都可以正常运行，没有任何问题，但是什么电器都不开，就插了一个小小的电热杯，电表就跳闸了。若是遇到哪位同学正在用电脑，更是可以听见抓狂的叫声。。。。为什么会出现这种现象呢？电脑的电源都是250W～300W的，4台电脑功率之和绝对在一个电热杯之上，但为什么可以带4台电脑同时工作但不能接入一个300W的电热杯呢？两者有什么不同呢？下面我们就来研究一下。

我们平时使用的最多的加热装置就是热得快、电热杯或者电饭锅，它们的工作原理就是电流流过电阻丝，电阻丝发热来烧水。对于220V电网来说，这类负载相当于一个纯电阻接到电网里，学过电路的同学都知道，交流220V加到电阻上，其两端的电压波形和流过电阻的电流波形是同相的，也就是说，两者相位差是0。这类负载我们称之为纯电阻性负载。

计算机相当于什么负载呢？我们知道我们的电脑机箱的后上方，有一个方块状的铁盒子，那就是计算机的电源。这个电源对于电网来说，就是电网的一个负载。计算机的电源是开关电源（注意，这可不是有开关的电源哦），属于非线性负载（也叫整流性负载）。开关电源的原理是先把220V@50hz交流电整流为高压直流，再把高压直流逆变为高压高频交流，再通过高频变压器降为低压高频交流，再转为低压直流输出，这种电源的效率要比传统稳压器高得多。把计算机的开关电源当做220V电网的一个负载，这种负载在220V市电输入端看来等效于一个容性负载，虽然它的电压波形还是正弦波，但是它的电流波形已经畸变了，不再是规则的正弦波，而是接近脉冲波的波形（其实这种非线性负载才是对电网有危害的恶性负载，会给电网带来高次谐波）。

两种负载的电压电流波形见附图。那么电表如何识别这两种负载呢？方法有很多种，但都是通过单片机+AD转换器，对220V输出端的电压电流的波形实时采样，然后编制相应的程序，通过算法，判断这两种负载的功率各占多大的比例，仅仅限制纯电阻性负载的接入，或者是检测总电流，限制总功率。鉴于本文是发表在非专业论坛，就不详细描述判断过程了。具体算法有兴趣的同学可以和我联系，一起研究。

对于部分目前广泛使用的监视平均功率的电表，用一只整流二极管或快恢复二极管（反向耐压值450V以上，最大电流6A以上，为安全起见，留有一定裕度）串联在热得快上，相当于半波整流，减少了一半的电压，那么根据P=(U^2)/R,(1000W的热得快电阻为50欧姆左右)。可以求得，平均功率已经减小到了额定功率的1/4，也就是250W，但实际上瞬时功率与未改装之前相同，只是改装后只有改装前一半的导通时间，平均到整个周期上，平均功率才下降了。这种办法只能骗过监视平均功率的电表，对于监视峰值电流的电表，还是逃不过它的眼睛。

采用二极管的方式比较简便，但是，由于功率只有原来的1/4，加热时间会变得很长。有没有可以手动调节功率的呢？答案是：有。不过这种方案比二极管方案要复杂，这种方案是利用了晶闸管（又名可控硅），通过调节触发脉冲，来改变晶闸管的导通角，从而控制一个周期内的热得快的导通时间。二极管的方案相当于是固定的把导通时间减小到1/2，晶闸管的方案就是可以理解为可以手动调节这个导通时间，从而调节热得快的平均功率。这样，就可以最大限度的利用电表所设置的负载上限，只要把功率调的比跳闸的负载上限小那么一点点就可以了。这样加热的时间就比二极管方案减少了。但是这种方案仍然有缺陷，那就是它也无法逃脱检测峰值电流的电表的监视。

• 2009-2-18 16:54
  
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