CN114222474A - 一种功率可调的负载及功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及负载技术领域，具体涉及一种功率可调的负载及功率调节方法，包括PTC陶瓷电阻，用作测试负载；风机，用于对PTC陶瓷电阻进行散热；调速器，用于对风机进行调速；温度传感器，用于检测PTC陶瓷电阻的温度值H；电压检测器，用于检测PTC陶瓷电阻的电压值L；控制器，其分别电连接所述温度传感器、电压检测器、调速器和风机，用于根据所述温度值H和电压值L动态地驱动所述调速器改变风机的转速，以动态地调整PTC陶瓷电阻在预设温度范围内，从而真正达到动态调整至所需功率的目的，通过调整风机的转速达到负载功率恒定。负载结构电路都很简单，成本低，而且能达到相同的功能。

Description

一种功率可调的负载及功率调节方法

技术领域

本发明涉及负载技术领域，具体涉及一种功率可调的负载及功率调节方法。

背景技术

随着网络技术的普及，以开展数据托管业务为目标的互联网数据中心机房、以数据联网集中为目标的企业自用数据中心机房等被广泛应用于通信运营商、银行金融系统、政府及各大型企业等场所；为了保证数据中心机房中服务器的安全稳定运行，数据中心机房的电源需能稳定、可靠、不间断的实现电能供给，且随着数据中心机房中服务器数据的不断增加，数据中心机房的电源需有较高的带载能力，通常在数据中心机房的设计和建设中，需对数据中心机房电源进行带载测试。

随着电子电力技术的发展，对负载的使用要求越来越多，好多测试场合要求负载在电压变化的情况下，功率保持不变，即恒功率地工作。如公开号为CN214473828U所公开的专利文献，公开了通过散热槽和散热风机的配合设置，可加快散热冷排的散热，保证回流的散热液体尽快的冷却，采用水冷的方式，对若干个PTC热敏电阻进行快速的散热，以使PTC热敏电阻不会出现过温的现象，一直保持在发热平衡点，从而使PTC热敏电阻一直达到恒功率状态。

然而以上现有技术的负载按照常规思维，只是一味地尽可能降低电阻的温度，采用恒定不便的水冷以及恒定不变的风冷进行散热降温，迫使热敏电阻尽可能地降温，已趋向于恒定的阻值，实现恒功率。但以上技术依然存在缺陷：恒定的水冷和风冷迫使热敏电阻降温，一方面：虽然可以使热敏电阻不会出现过温的现象，但只能控制在恒定唯一的功率、单一的发热平衡点运作，不能实现调节不同功率的要求；另一方面：在不同使用环境下，热敏电阻的发热速度不一致，恒定的冷却只会让热敏电阻一直降温，实际上难以实现发热平衡点，会导致实际功率和理论功率存在差异以及功率波动较大。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明目的之一是提供一种功率可调的负载的硬件设备，目的之二是提供一种功率调节方法，能够实现动态地调整至不同的预设功率。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种功率可调的负载及功率调节方法，包括：

PTC陶瓷电阻，用作测试负载；

风机，用于对PTC陶瓷电阻进行散热；

调速器，用于对风机进行调速；

温度传感器，用于检测PTC陶瓷电阻的温度值H；

控制器，其分别电连接所述温度传感器、调速器和风机，用于根据所述温度值H动态地驱动所述调速器改变风机的转速，以动态地调整PTC陶瓷电阻在预设温度范围内。

具体的，该负载还包括电连接控制器的电压检测器，用于检测PTC陶瓷电阻的电压值L；控制器根据所述温度值H和电压值L的来动态地驱动所述调速器改变风机的转速。

具体的，所述调速器为无极调速设置。

具体的，该负载还包括箱体，箱体设有分隔板从而将箱体内部分隔成第一容纳腔和第二容纳腔，PTC陶瓷电阻固定在第一容纳腔中，温度传感器固定于PTC陶瓷电阻的侧部，调速器和控制器安装在第二容纳腔，风机固定于分隔板并位于第二容纳腔中，且朝第一容纳腔吹风。

具体的，PTC陶瓷电阻的数量为多条，且多条PTC陶瓷电阻并列固定于第一容纳腔。

具体的，箱体的侧壁设有网状的散热孔。

具体的，箱体的外侧设有U形的提手。

使用上述的一种功率可调的负载的功率调节方法，包括以下步骤：

确定阻值步骤：根据预设功率以及电压值，计算PTC陶瓷电阻的对应阻值R；

确定电阻温度：根据属性表确定PTC陶瓷电阻的阻值R对应的平衡温度值H；

温度感应步骤：PTC陶瓷电阻通电后，通过温度传感器实时监控PTC陶瓷电阻的实时温度值h，并把实时温度信号传输至控制器；

调节步骤：如果实时温度值h大于平衡温度值H，则控制器驱动调速器提高风机的转速；如果实时温度值h低于平衡温度值H，则控制器驱动调速器降低风机的转速；如果实时温度值h等于平衡温度值H，则控制器驱动调速器维持风机的转速。

本发明的有益效果：

本发明的功率可调的负载及功率调节方法，该负载采用了PTC陶瓷电阻作为发热元件，该电阻在不同的温度下呈现出不同的电阻值，当温度升高时，电阻阻值变大，温度降低时温度变小；结合风机、调速器、温度传感器和控制器，根据温度值H动态地驱动所述调速器改变风机的转速，以动态地调整PTC维持在预设温度，从而真正达到动态调整至所需功率的目的。

附图说明

图1为实施例中的功率可调的负载的结构示意图。

图2为实施例中的功率可调的负载隐藏了局部外壳后的结构示意图。

附图标记：

PTC陶瓷电阻1、风机2、调速器3、控制器4；

箱体5、分隔板51、第一容纳腔52、第二容纳腔53、提手54、折板55。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的功率可调的负载，如图1和图2所示，包括用作测试负载的PTC陶瓷电阻1、用于对PTC陶瓷电阻1进行散热的风机2、用于对风机2进行调速的调速器3、用于检测PTC陶瓷电阻1的温度值H的温度传感器(图中未示出)、用于检测PTC陶瓷电阻1的电压值L的电压检测器(图中未示出)。该负载还包括控制器4，其分别电连接所述温度传感器、电压检测器、调速器3和风机2，用于根据所述温度值H和电压值L来动态地驱动所述调速器3改变风机2的转速，即风机2的转速是根据温度值H和电压值L的变化而变化的，以动态地调整PTC陶瓷电阻1在预设温度范围内，这个预设温度范围内可以是某一具体温度，也可以是某一精确数值的正负误差范围。本实施例中仅提供硬件设施，实际中供软件工程师对控制器4进行编程后使用，通过构建计算机功能模块实现，根据温度传感器采集到的温度状况和电压检测器采集到的电压状况对风机2的转速进行调节。实际中如果电压值为恒定值，则可以省略电压检测器。

例如：比如当所需功率为6KW，电压为220V时，根据功率P＝UI＝U²/R，PTC陶瓷电阻1对应理论阻值R为8.07Ω，温度为H(具体数值根据属性表得到)，当通电后负载实际电压为220V时，温度未明显上升，达到所需功率6KW；随着持续通电，PTC陶瓷电阻1温度会上升，且或当电压到达270V等不同电压值时，负载功率会加大，此时PTC陶瓷电阻1的发热量会增大，阻值又会对应变大，因此功率又降低。前端通过调节风机2的风速，来控制电阻的发热量与电阻值之间达到一个平衡状态，因此可以将功率控制在6KW。同理当所需功率为其它数值，根据温度值H和电压值L动态地驱动所述调速器3改变风机2的转速，以动态地调整PTC维持在预设温度，从而真正达到动态调整至所需功率的目的，或者在使用过程中动态地切换至不同的功率。

实际中，所述调速器3可以为无极调速设置，可以更灵活地调节风机2的风速范围。

本实施例中，该负载还包括箱体5，箱体5设有分隔板51从而将箱体5内部分隔成第一容纳腔52和第二容纳腔53，PTC陶瓷电阻1固定在第一容纳腔52中，温度传感器固定于PTC陶瓷电阻1的侧部，调速器3和控制器4安装在第二容纳腔53，风机2固定于分隔板51并位于第二容纳腔53中，且朝第一容纳腔52吹风。PTC陶瓷电阻1的数量为多条，且多条PTC陶瓷电阻1并列固定于第一容纳腔52。第一容纳腔52中设有多块折板55，PTC陶瓷电阻1的两端部分别通过螺栓组件或卡扣结构可拆卸地固定于不同的折板55。

本实施例中，箱体5的侧壁设有网状的散热孔，作为进出风口。箱体5的外侧设有U形的提手54，便于移动装卸整个负载。

使用上述负载的功率调节方法，包括以下步骤：

确定阻值步骤：根据预设功率以及电压值，计算PTC陶瓷电阻1的对应阻值R；

确定电阻温度：根据属性表确定PTC陶瓷电阻1的阻值R对应的平衡温度值H；

温度感应步骤：PTC陶瓷电阻1通电后，通过温度传感器实时监控PTC陶瓷电阻1的实时温度值h，并把实时温度信号传输至控制器4；

调节步骤：如果实时温度值h大于平衡温度值H，则控制器4驱动调速器3提高风机2的转速；如果实时温度值h低于平衡温度值H，则控制器4驱动调速器3降低风机2的转速；如果实时温度值h等于平衡温度值H，则控制器4驱动调速器3维持风机2的转速。在电压改变的情况下，控制器4可以结合电压检测器所传送的电压信号来调节风机2转速。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种功率可调的负载，包括：

PTC陶瓷电阻，用作测试负载；

风机，用于对PTC陶瓷电阻进行散热；其特征在于，还包括：

调速器，用于对风机进行调速；

温度传感器，用于检测PTC陶瓷电阻的温度值H；

控制器，其分别电连接所述温度传感器、调速器和风机，用于根据所述温度值H动态地驱动所述调速器改变风机的转速，以动态地调整PTC陶瓷电阻在预设温度范围内。

2.根据权利要求1所述的一种功率可调的负载，其特征是：所述调速器为无极调速设置。

3.根据权利要求1所述的一种功率可调的负载，其特征是：该负载还包括电连接控制器的电压检测器，用于检测PTC陶瓷电阻的电压值L；控制器根据所述温度值H和电压值L的来动态地驱动所述调速器改变风机的转速。

4.根据权利要求1所述的一种功率可调的负载，其特征是：该负载还包括箱体，箱体设有分隔板从而将箱体内部分隔成第一容纳腔和第二容纳腔，PTC陶瓷电阻固定在第一容纳腔中，温度传感器固定于PTC陶瓷电阻的侧部，调速器和控制器安装在第二容纳腔，风机固定于分隔板并位于第二容纳腔中，且朝第一容纳腔吹风。

5.根据权利要求4所述的一种功率可调的负载，其特征是：PTC陶瓷电阻的数量为多条，且多条PTC陶瓷电阻并列固定于第一容纳腔。

6.根据权利要求4所述的一种功率可调的负载，其特征是：箱体的侧壁设有网状的散热孔。

7.根据权利要求4所述的一种功率可调的负载，其特征是：箱体的外侧设有U形的提手。

8.使用权利要求1至权利要求7任一项所述的一种功率可调的负载的功率调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定阻值步骤：根据预设功率以及电压值，计算PTC陶瓷电阻的对应阻值R；

确定电阻温度：根据属性表确定PTC陶瓷电阻的阻值R对应的平衡温度值H；

温度感应步骤：PTC陶瓷电阻通电后，通过温度传感器实时监控PTC陶瓷电阻的实时温度值h，并把实时温度信号传输至控制器；

调节步骤：如果实时温度值h大于平衡温度值H，则控制器驱动调速器提高风机的转速；如果实时温度值h低于平衡温度值H，则控制器驱动调速器降低风机的转速；如果实时温度值h等于平衡温度值H，则控制器驱动调速器维持风机的转速。

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