关于【学校寝室发热功率限制】的原理

本帖最后由 01471550 于 2011-10-2 18:02 编辑

   可能很多同学都有这种经历，在寝室里5到6台电脑开着，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，就开了一个小小的300W的电热锅，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。。。。（我就被洗衣机弄抓狂过）
   为什么会出现这种现象呢？电脑的电源都是250W～300W的，5到6台电脑功率之和绝对在一个电热锅之上，但为什么可以带5到6台电脑同时工作但不能接入一个300W的电热锅呢？两者有什么不同呢？下面我们就来研究一下。
   无论是热得快、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（有装机经验的会知道电源输出插头一般都是+12V、-12V、5V的），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）。
   那么电表如何识别这两种负载呢？方法有很多种，我们学校采用的是通过单片机+AD转换器（5、6寝室楼的每层两端的铁箱子里面就是单片机板子，和显卡、内存一样利于更换），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。
   然后把数据传输到楼管阿姨那里的类似与中转站的系统，判断是否符合规定，同时数据通过网线连接到微机室进行数据采集和同步，微机室里有房间电费的数据，如果费用不足，则阿姨那里的机器则可以根据微机室的信息采取断电措施。
   所以就出现了寝室可以带5到6台电脑同时工作，但不能接入一个300W的电热锅的现象。

示意图：

图片：新建图像 1.jpg

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