问题描述
这个案例是一个典型的例子,说明了系统方法解决问题的重要性. 它涉及与多家高科技制造厂合作的承包商.
该案件始于对一位对其电气系统感到失望的大楼经理的现场拜访。. 据经理介绍, 他的大楼里所有电气设备似乎都无法正常工作,而且没有人能够确定原因或提供解决方案. 经理接着说,他的三名电工已经辞职了,他现在遇到了真正的麻烦.
承包商提出了很多问题——试图更详细地了解问题. 这一努力被证明是徒劳的, 因此承包商要求前往建筑物中问题最严重的部分. 他遵循的是公理, “当有疑问时, 从受害者负载开始。”
在一个遥远的角落, 一台大型医疗机器正在经历关键的测试程序. 该机配备大显示屏, 键盘和控制面板,以及通往其他设备的多条电缆和软管. 操作员显示屏显示测试程序正在进行中.
机器旁边设置了一个工作台,用于维修电路板. 工作台上有一个烙铁, 一个带灯的放大镜和一个风扇. 工作台电源板插入与大型医疗机器相同的插座. 正如承包商所看到的, 工作台上的人伸手打开风扇. 那一刻, 操作员显示屏暂时变为空白,然后重新亮起,并以大字显示“程序重置”字样.
测量
承包商测量了为两个负载供电的插座的电压. 他的侥幸 87 真有效值数字万用表测量 115 在. 大楼经理用福禄克重复测量 27 平均响应数字万用表, 其中显示 118 在. 为什么真有效值单位读数较低?
真有效值仪器将给出正确的, 但在方波或看起来像方波的波形或看起来像方波的波形上的读数低于平均响应仪器. 承包商连接他的 Fluke 43B 并显示电压波形. 显示屏显示波形 (模拟如图. 1) 顶部被严重削波 - 使其更像方波而不是正弦波. 仅测量峰值 135 在, 而不是预期的 162 在.

然后承包商绘制了系统的单线图. 单线显示为测试区域供电的变压器位于建筑物的另一端 - 几乎 500 英尺远 (见图. 2). 该变压器上的大部分负载都是非线性的, 他们在电压峰值时吸收高峰值电流. 高峰值电流和长期的高阻抗相结合,在电路末端(测试区域所在的位置)产生严重的电压削波.

理论与分析
由于医疗机器的内部电路在低压直流电下运行, 内部电源将具有二极管/电容器输入电路,需要一定的最小峰值电压才能正常运行. 医疗机器上的铭牌显示该机器需要的电源电压介于 100 和 135 交流有效值. 设计机器并指定铭牌的工程师假设电源电压为正弦波, 所以最小峰值是 141 峰值电压 (100 x 1.41). 由于峰值输入电压的测量值仅为 135 在, 机器正在以峰值电压运行,该电压已经是 6 V 低于所需的绝对最小值. 当风扇打开时, 风扇电机吸收的浪涌电流进一步降低了电压,导致机器电源失控. 这就是导致机器重置的原因.
解
电压削峰问题 (平顶) 在高科技建筑中很常见. 现在使用的许多建筑物的设计并不是为了处理当今常见的大量计算机和非线性负载. 在这种情况下, 为了减少变压器和负载之间的电压降,需要进行大量的重新接线. 另一种方法是将最敏感的负载移近变压器.
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