CN105242080A - 一种功率因数线性可调阻感一体化负载箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率因数线性可调阻感一体化负载箱，包括散热系统、高温保护与告警系统、阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路，高温保护与告警系统连接散热系统，阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路及感性负载电路分别与高温保护与告警系统连接；阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路为并联连接结构。本发明结构简单，能够精确测试发电机组、各类数据中心UPS等的输出功率与带载能力，并能对其设备组所有电参数包括动态参数进行测试。功率因数cosφ0-1可调，有功功率和无功功率可单独使用，也可任意灵活组合，模拟多种负载，可以达到无级调节。

Description

一种功率因数线性可调阻感一体化负载箱
技术领域
本发明涉及机械配套设备技术领域，具体涉及一种用于发电机组、数据中心UPS等设备检测与维护的负载箱。
背景技术
目前国内生产的负载柜，要么是纯阻性，即cosφ=1；要么是功率因数固定的，即cosφ=0.8，阻抗和感抗不能单独或自由组合使用。只有少量可以做到功率因数可调，然而实现方式是通过一大串不同阻值的阻抗和感抗，通过刷形开关选档来实现功率因数可调，然而该实现方式不灵活且精度不高，不能做到无级调节，存在故障率高、成本高、制造工艺复杂等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、设计合理、可任意灵活组合模拟多种负载，可无级调节的功率因数线性可调阻感一体化负载箱。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：包括散热系统、高温保护与告警系统、阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路，高温保护与告警系统连接散热系统，阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路及感性负载电路分别与高温保护与告警系统连接；阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路为并联连接结构；所述阻性负载可调电路包括固态继电器、可调电阻和并联的阻性发热丝，可调电阻连接固态继电器；阻性负载电路包括并联的阻性发热丝；所述感性负载可调电路包括固态继电器、可调电阻和并联的电抗器，可调电阻连接固态继电器；阻性负载电路包括并联的电抗器。
进一步地，所述阻性负载可调电路连接阻性负载调节旋钮，阻性负载调节旋钮连接高温保护与告警系统；所述感性负载可调电路连接感性负载调节旋钮，感性负载调节旋钮连接高温保护与告警系统。
进一步地，所述高温保护与告警系统包括告警部分的温控器、蜂鸣器和中间继电器，温控器通过一中间继电器连接散热系统，蜂鸣器通过另一中间继电器接电路输入端；还包括高温保护部分的若干组子单元，阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路各对应一组子单元，每组子单元包括断路器和若干分励脱扣器，其中与阻性负载可调电路和阻性负载电路连接的每一分励脱扣器通过阻性负载调节旋钮一一对应连接阻性发热丝，与感性负载可调电路和感性负载电路连接的每一分励脱扣器通过感性负载调节旋钮一一对应连接电抗器。
进一步地，所述散热系统包括开关电源和散热风扇，开关电源连接散热风扇，散热风扇连接温控器；开关电源连接电源输入端。
该负载箱的功率因数为cosφ0-1连续可调，不存在数值死角。
本发明结构简单、应用的电子元件不多，能够精确测试发电机组、各类数据中心UPS等的输出功率与带载能力，并能对其设备组所有电参数包括动态参数进行测试，为新机组带载能力的检测提供科学依据。其功率因数cosφ0-1可调，有功功率和无功功率可以单独使用，也可以任意灵活组合，从而可以模拟多种负载，可以达到无级调节；可单相测试、三相平衡测试、三相不平衡测试；具有适应性强、动态响应快、可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明电路系统原理图。
图中，1为散热系统，AC/DC为开关电源，FAN为散热风扇，2为高温保护与告警系统，QF为断路器，YO为分励脱扣器，TS为温控器，LZ为蜂鸣器，KA为中间继电器，3为阻性负载可调电路，SSR为固态继电器，RS为可调电阻，R为阻性发热丝，4为阻性负载调节旋钮，5为阻性负载电路，6为感性负载可调电路，SSR为固态继电器，RS为可调电阻，L为电抗器，7为感性负载调节旋钮，8为感性负载电路。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，所述功率因数线性可调阻感一体化负载箱，包括散热系统1、高温保护与告警系统2、阻性负载可调电路3、阻性负载电路5、感性负载可调电路6和感性负载电路8，高温保护与告警系统2连接散热系统，阻性负载可调电路3、阻性负载电路5、感性负载可调电路6及感性负载电路8分别与高温保护与告警系统2连接；阻性负载可调电路3、阻性负载电路5、感性负载可调电路6和感性负载电路8为并联连接结构；所述阻性负载可调电路3包括固态继电器SSR1-3、可调电阻RS1-3和并联的阻性发热丝R1-3，可调电阻RS1-3分别连接固态继电器SSR1-3；阻性负载电路3包括并联的阻性发热丝R4-6；所述感性负载可调电路6包括固态继电器SSR4-6、可调电阻RS4-6和并联的电抗器L1-3，可调电阻RS4-6分别连接固态继电器SSR4-6；阻性负载电路8包括并联的电抗器L4-6。阻性负载和感性负载为并联关系。
所述阻性负载可调电路3连接阻性负载调节旋钮4，阻性负载调节旋钮4连接高温保护与告警系统2；所述感性负载可调电路6连接感性负载调节旋钮7，感性负载调节旋钮7连接高温保护与告警系统2。
所述高温保护与告警系统2包括告警部分的温控器TS1-3、蜂鸣器LZ1和中间继电器KA1，温控器TS1-3通过一中间继电器KA1连接散热系统1，蜂鸣器LZ1通过另一中间继电器KA1接电路输入端；还包括高温保护部分的四组子单元，阻性负载可调电路3、阻性负载电路5、感性负载可调电路6和感性负载电路8各对应一组子单元，每组子单元包括三断路器QF和一分励脱扣器YO，其中与阻性负载可调电路3和阻性负载电路5连接的每一分励脱扣器通过阻性负载调节旋钮4一一对应连接阻性发热丝R1-6，与感性负载可调电路6和感性负载电路8连接的每一分励脱扣器通过感性负载调节旋钮7一一对应连接电抗器L1-6。
所述散热系统1包括开关电源AC/DC和散热风扇FAN1-5，开关电源连接散热风扇，散热风扇连接温控器；开关电源连接电源输入端。
当出现高温时，温控器检测到高温动作，中间继电器KA1得电动作，接着分励脱扣器的线圈得电动作断开断路器切断负载并且蜂鸣器LZ1报警；当温度下降后，蜂鸣器LZ1报警自动复位，按下分励脱扣器按钮即可合闸断路器。
固态继电器是一种无触点电子开关,主要由输入（控制）电路、驱动电路和输出（负载）电路三部分组成。输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固态继电器的触发信号源；驱动电路包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分；输出电路是在触发信号的控制下，实现固态继电器的通断切换。通过在输入端施加合适的控制信号时，SSR就会导通；当控制信号撤销时，负载电流低于可控硅维持电流时，SSR关断。当输入控制信号是平滑无级调节时，输出功率也是平滑无级。
固态继电器的输出是在触发信号的控制下，实现固态继电器的通断切换。固态继电器的工作原理分为四个阶段不同功率的对应输入输出信号，当可控硅触发信号（输入信号）在不同触发位置时，相对应的导通角就不一样，即输出功率也不一样。触发信号有几种形式，有可调电压触发、可调电流触发、可调电阻触发；此处采取的是可调电阻触发方式（各种触发信号都能达到相同的结果）。不同电压等级对应的可调电位计是不一样的，分别为110V/250KΩ、220V/500KΩ和380V/1MΩ；可调电位计是呈线性变化的，当输入触发信号是呈线性变化时，此时输出功率也是线性变化，根据此原理可以做到输出功率平滑无级变化，从而实现稳定且可靠的功率输出。
加载操作举例：有一台50kVA、功率因数为0.8的发电机组，现需要进行满载测试，先接上电源线，合上总电源开关，开启风机，再扳动模块面板上对应的功率扳动开关到“ON”位置，如档位没有刚好对应的功率，再配合使用功率调节旋钮来实现精确的有功功率40KW和无功功率30KVAR，真正的模拟发电机组实际运行环境。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：包括散热系统、高温保护与告警系统、阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路，高温保护与告警系统连接散热系统，阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路及感性负载电路分别与高温保护与告警系统连接；阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路为并联连接结构；所述阻性负载可调电路包括固态继电器、可调电阻和并联的阻性发热丝，可调电阻连接固态继电器；阻性负载电路包括并联的阻性发热丝；所述感性负载可调电路包括固态继电器、可调电阻和并联的电抗器，可调电阻连接固态继电器；阻性负载电路包括并联的电抗器。
2.根据权利要求1所述的功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：所述阻性负载可调电路连接阻性负载调节旋钮，阻性负载调节旋钮连接高温保护与告警系统；所述感性负载可调电路连接感性负载调节旋钮，感性负载调节旋钮连接高温保护与告警系统。
3.根据权利要求2所述的功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：所述高温保护与告警系统包括告警部分的温控器、蜂鸣器和中间继电器，温控器通过一中间继电器连接散热系统，蜂鸣器通过另一中间继电器接电路输入端；还包括高温保护部分的若干组子单元，阻性负载可调电路、阻性负载电路、感性负载可调电路和感性负载电路各对应一组子单元，每组子单元包括断路器和若干分励脱扣器，其中与阻性负载可调电路和阻性负载电路连接的每一分励脱扣器通过阻性负载调节旋钮一一对应连接阻性发热丝，与感性负载可调电路和感性负载电路连接的每一分励脱扣器通过感性负载调节旋钮一一对应连接电抗器。
4.根据权利要求3所述的功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：所述散热系统包括开关电源和散热风扇，开关电源连接散热风扇，散热风扇连接温控器；开关电源连接电源输入端。
5.根据权利要求4所述的功率因数线性可调阻感一体化负载箱，其特征在于：该负载箱的功率因数为cosφ0-1连续可调。
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