同样,电容的电抗也是一个不变的值,当然不排除它是惯性器件,并且由于它的惯性特点会产生电压电流相移,导致产生无功功率,但这不会影响它的线性特点。
看来只有非线性负载才会使波形失真,如图3(d)所示。但如果工作在线性区如图3(c)所示的ΔU1以下区域就不会导致波形失真。那么输入电压为220Vac(380Vac也同理)的电子设备为什么具有非线性特性呢?从图3(d)可以看出,电感性负载工作在非线性区域时,不但有电压电流相移产生的无功功率,还会有非线性区域导致的无功功率。总之,导致波形失真的只有感性负载才具备这样的条件。
现在来看一下如图4所示的输入电压为220Vac的电子设备,目前这样的设备都有本身的供电电源。如图4(a)所示。从图中可以看出,220Vac输入后,就有整流器整流成脉动电压波形,为了得到平稳的直流电压就必须用电容器C滤波,一般滤波电压为300V。这样一来,就出现了一种现象,即在没有电容器C时,通过整流器的电流是正弦半波,但有了电容器C后,通过整流器的电流则是幅度很高的脉冲波。众所周知,这是因为整流电压必须高于电容上电压UCD,整流二极管才允许电流通过,可见这个通导区域很窄,一般不超过30°。由于脉冲电流的面积必须等于其相应的正弦半波面积才能满足负载的要求,所以需要非常高的脉冲幅度,如图4(b)中黑色脉冲所示,一般是平均电流AB幅度的5倍左右,这样一来就会在输入电源内阻和线路上造成很大的压降,由于它正好对应正弦波的峰值,所以就造成了输入电压峰顶的凹陷,这就是失真,如图4(b)最上面的波形所示,这就导致了输入220Vac用电设备的输入功因数只有0.6～0.7,是典型的电感性负载。
4 为什么UPS带的IT设备时呈电容性呢?
这正是造成人们误解的关键。不仅要问:既然UPS与IT设备连接都是如图5所示,那么为什么UPS带IT设备时,UPS输出端(也是IT设备输入端)呈电容性呢?UPS后面的负载就是IT设备,当然IT负载是容性的。这就是误解的来源,尤其是具有测量手段的测量者就更会是深信不疑了。真相到底是什么样的,这又作何解释呢?真相就在图6中。图6表示的是UPS与IT设备的匹配原理方框图,虚线圈内XC表示UPS的输出容性阻抗,而圈内XL表示的是IT设备的输入感性阻抗,如果XC=XL,就表示二达到了完全匹配,此时用功率因数表测得的结果就是线性1。
但实际应用中,又有几个能够实现这样的最优组合呢!几乎没有。比如一台负载功率因数为-0.8、容量为100kVA的UPS,其输出能力是有功功率80kW,无功功率60kvar,如果IT负载的输入功率因数也是-0.8,而且也要求满负荷,即要求输入有功功率80kW和无功功率60kvar。这是一种理想情况!即使IT负载的输入功率因数也是-0.8,一般最多也就是80%的负载量,即要求输入有功功率64kW和无功功率48kvar。那么就有
XC-XL=60kvar-48kvar=12kvar (8)
如果此时用功率因数表去测量UPS的输出端,表上显示的是容性还是感性?显然是显示容性。
当今高频机UPS的负载功率因数都在0.9以上,假如为0.9,也就是说100kVA的UPS输出能力
为有功功率PUPS=100kVA×0.9=90kW(9)
无功功率
(10)
而现在的IT设备的输入功率因数都在0.95以上,暂且认为是0.95,那么100kVA的IT负载所需有功功率（11)
无功功率