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電氣常識--如何選擇和使用安全電源
發(fā)表時(shí)間：2017/10/25
今天，電源用戶面對無數(shù)的選擇，電源產(chǎn)品的眾多性能和電源供應(yīng)商的長的產(chǎn)品規(guī)范說明書，使選購電源成為令頭痛的事情�？上驳默F(xiàn)在有很多的工藝標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，可以幫助工程師選購可靠且安全的電源。
安全第一
電源設(shè)備需要提供隔離功能，從而保證電源設(shè)備的安全性，免受來自高壓饋電線的危險(xiǎn)，是最基本的也是常常容易被忽視的。電源設(shè)備的這種安全性是由電源變壓器實(shí)現(xiàn)的，于是，為了使變壓器能傳送足夠的電力就要求它必須具備相應(yīng)的規(guī)模。
一臺較大的變壓器通常裝備有散熱器，這樣可以獲得良好的產(chǎn)品壽命。此外，在變壓器的原邊和副邊線圈之間還要使用雙重隔離，從而保證最大的安全性。
可靠性
人們常常單純要求電源產(chǎn)品的壽命，其實(shí)，影響電源壽命的因素很多，如像平均負(fù)載率、振動和周圍的環(huán)境溫度等。其中，環(huán)境溫度很重要，所以排放出由電源內(nèi)部元件所產(chǎn)生的總熱量非常關(guān)鍵。
因?yàn)殡娫丛O(shè)備制造商并不了解最終用戶的使用條件，所以他們唯一能提供考的壽命性能是電源產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間MIBF(MeanTimeBetweenFailure)；電源的MTBF值，在任何情況下，都是由電源內(nèi)部的電解電
容MTBF之值所決定的。當(dāng)電源設(shè)備里排除掉電容的影響因素時(shí)，其計(jì)算的MTBF可能為10萬小時(shí)或者更長一些。然而，電解電容的典型MTBF之值僅僅是3萬小時(shí)。
因?yàn)橐恍╇娫丛O(shè)備制備制造商已開發(fā)出他們自己的電源MTBF計(jì)算方法，而且計(jì)算出的MTBF值是比較高的，所以用戶最好使用在MIL-HDBK-217E方式中所定義的MTBF之值，同廠家給定的電源MTBF之值相比較，來正確判斷產(chǎn)品的性能。因?yàn)镸IL-HDBK-217E定義的計(jì)算MTBF方法是已經(jīng)被證實(shí)的并且是廣泛可以接受的，計(jì)算的MTBF值也是可核實(shí)的。
當(dāng)評價(jià)電源產(chǎn)品的標(biāo)稱壽命時(shí)，電源是否運(yùn)行在額定的滿負(fù)載狀況是評價(jià)電源的另一重要考慮因素。如果電源設(shè)備裝有合適的散熱器而且無熱循環(huán)，在低于滿負(fù)載的情況下且連續(xù)工作，電源就能有更長的壽命。綜合考慮以上因素，建議選型工程師最好依靠MIL-HKBK-217E方法驗(yàn)證電源產(chǎn)品的MTBF之值，確保電源在合適的條件下工作，只要做到這一點(diǎn)，也不必再考慮電解電容的短壽命問題。
功率因數(shù)校正
電源的另一個(gè)關(guān)鍵性的性能要素是它的功率因素。教科書里定義的功率因數(shù)是加在負(fù)載上的電壓和電流波形之間的相角余弦（若電壓波形與電流波形的相角差為φ,則cosφ便是電源的功率因數(shù)）。當(dāng)加在負(fù)載上的電壓和電流波形相位一致時(shí)(即相角差φ=0),則功率因數(shù)cosφ=1是理想的情況；當(dāng)加在負(fù)載上的電壓和電流波形相角差為90°時(shí)（即φ=90°）,則功率因數(shù)等于零（處于最小值）；通常，電源的功率因數(shù)處于0到1之間，即0≤cosφ≤1，可用百分?jǐn)?shù)表示。
加在負(fù)載上的電壓和電流波形之間存在相位差導(dǎo)致的結(jié)果之一是供電效率降低，即產(chǎn)生所要求的電力需要輸入更大的電力；導(dǎo)致的另外一個(gè)結(jié)果而且是更嚴(yán)重的后果，那就是電壓和電流的波形差產(chǎn)生過多的高次諧波。大量的高次諧波反饋到主輸入線（電網(wǎng)），造成電網(wǎng)被高次諧波污染成為惡性事故的隱患；同時(shí)，這種高次諧波也會擾亂控制系統(tǒng)里的敏感低壓電路。
現(xiàn)有兩種主要的功率因數(shù)校正PFC（PowerFactorCorrection）方法：第一種方法是在輸入端使用簡單的線圈；第二種方法是使用特殊的電子功率因數(shù)校正電路。利用線圈叫作“無源”PFC，利用該方法通�？色@得到0.7～0.8的功率因數(shù)。利用第二種方法（也叫作“有源”PFC）則可產(chǎn)生最少量的高次諧波從而更有效地利用電網(wǎng)提供的電能。有源PFC可產(chǎn)生高于95％的功率因數(shù)，在大型電源里最為有用，因?yàn)楫a(chǎn)生的高次諧波是直接和負(fù)載電流成正比的。例如，在10A乃至更高負(fù)載電流的24Vdc電源里利用有源PFC方法是最適宜的。
