电压暂降实验报告

电压暂降对敏感用电设备的影响及其抑制方法

一、试验目的

1、通过对试验电压暂降对敏感用电设备〔PC机〕的影响的观看来加深对电压暂降定义的理

解。

2、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。

3、把握电压暂降产生的根本概念及影响因素。

4、了解电压暂降对敏感用电设备在不同运行状况〔例如PC机CPU利用率分别在0%和100%〕

下的影响

5、思考如何减小电压暂降对敏感用电设备的影响。

二、试验原理：

1、引起电压暂降的主要缘由

电压暂降产生的缘由涉及电力系统和用户两方面。系统方面的缘由，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大事时，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缘由，短路故障可能引起较为严峻的电压暂降。而用户的缘由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缘由，短路故障可能引起较为

严峻的电压暂降，影响工业生产中对电压敏感的电气设备，造成严峻的经济损失。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，在确定区域内，常常造成一些用户的电压发生暂降。假设故障发生在系统的

辐射方式配电区域，保护动作将导致供电中断；假设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；假设故障严峻到确定程度，用电设备将会跳闸。固然，不只是短路故障会导致设备跳闸，其他一些大事，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。如变电站某条出线假设发生短路故障，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缘由。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缘由。

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, 输入电流自动上升以维持输出电压( 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别优点,使开关电源成了应付电压暂降的“专家”。固然, 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急。

3、电压暂降性能

试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。这是由于前数百毫秒贮能电

压还够维持变换器工作, 负载连续工作耗电( 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, 阻值快速下降, 使正常运行功耗很小。可是关机后, 滤波电压快速降至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, 电阻值上升更慢, 导致关机后又马上开机其浪涌电流照旧很大, 照样可能损坏机器。而承受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

电阻简洁一些。

4、电压暂降对敏感用电设备的影响

在很多兴盛国家，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，对于电力系统中的很多故障，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。假设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，电压暂降是不行推想的随机大事。对某一用户来说，一次电压暂降带来的危害可能不如一次

电压暂降对电脑 Uzj /U

的 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统远端供电电压较为严峻的跌落，影响工业生产过程 中对电压敏感的电气设备〔例如电力电子设备等〕的正常工作，甚至造成严峻的经济损失。随着经济的快速进展，简洁电力电子设备在各用电部门中得到了广泛应用，这些设备中有很 多对短时间的电压变化较为敏感。据调查，短时电压暂降就可引起计算机系统紊乱〔幅值下 降大于10%，持续时间大于0.1s 〕、调速设备跳闸〔幅值下降大于15%，持续时间0.5 周波〕 以及机电设备误操作等。电压暂降问题是使这些设备不能正常工作的主要缘由。

严峻的电压暂降，将使用电设备停顿工作，或引起所生产产品质量下降。而电压暂降影 响的严峻性则随用电设备的特性而异。一般而言，工业过程设备对电压暂降特别敏感，由于 设备内任何一个元件由于电源消灭问题都会使整个流程停顿运转。这些工业过程涉及塑料、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等领域。例如，在很多用电装置中广泛承受的电子芯片检测器，在发生电压暂降之后，其重启动通常需要30min 或更长时间，从而影响装置的正常运行。

三、 试验步骤及试验装置

试验装置：

信号发生源→功率放大器→电脑〔CPU 〕

1. 争论不同的暂降时间、暂降幅值状况下对电脑的影响：

电压暂降波形一样，暂降电压下降时间 t1=0.01s ，上升时间 t2=0.01s ；CPU 利用率为 0

﹪，类似空载的状况。假设 Uzj 表示暂降后的电压幅值，U 表示暂降前的正常工作电压，t 表示暂降时间。

影响 30﹪ 40﹪

50﹪ 70﹪ t 0.2 死机 正常

正常 正常 (单 0.3 死机 死机

正常 正常 位:s)

0.5 死机 死机 死机 正常

2. 争论不同的 CPU 使用率状况下电压暂降对电脑的影响：