由于高频直流电源技术的不断完善和成熟,在铁路信号电源系统中的应用也在迅速增加。
但是,如果高频直流电源本身存在的电磁干扰问题处理不当,它不仅容易对电网造成污染,直接影响其他用电设备的正常运行,而且被引入空间后容易形成电磁污染,导致高频直流电源的电磁兼容性(EMC)问题。
哪一种更节能?我们可以从能耗和损耗两个方面对结果进行比较。
一、能耗
在晶闸管整流器和高频直流电源的输入条件相同的情况下,两种电源的输出功率和功率因数与效率有关。晶闸管整流器的功率因数cos1与可控硅开放角有关。一般来说,cos1在0.70和0.80之间。由于可控硅整流器是感性负载,cos1的值是负值。
高频直流电源的功率因数cos2一般在0.90~0.95之间。由于高频电源是电网的容性负载,因此cos2是正的,对电网有很好的补偿作用,能有效地降低电网的无功损耗。
以12v/1000A电源为例:计算每个整流电源,每天工作8小时,一年360个工作日,按工业用电0.8元/千瓦时计算:高频开关电源:(效率为90%)。
1000A12V=12千瓦0.983600.8=30720元。
晶闸管整流器供电:(效率为70%)。
1000A12V=12千瓦0.783600.8=39496元
硅整流器供电:(效率为55%)。
1000A12V=12千瓦0.5583600.8=50268元
由上述例子可知,高频开关电源比晶闸管供电节省电费8776元,比可控硅整流器供电节省电费19548元。
二、损耗
与高频直流电源相比,电镀电源在整流过程中的损耗主要包括以下两个方面:1、交流到直流转换过程中的损耗。2、铜损和铁损。
1、由交流电转换成直流电过程中的损耗。
在整流过程中,交流电转换为直流电有一定的能量消耗,而这种能量消耗与整流方法有关。
三相桥式整流的变换损耗小,而可控硅电镀整流器常采用六相双倒星形整流为主要手段,而高频直流电源采用三相桥式整流为主要手段,因此在整流方面,高频直流电源比晶闸管整流器更节能。
2、铜损和铁损。
所谓铜损,就是流过变压器导线包的电流的损耗。所谓铁损,就是变压器铁芯中涡流的损耗。
可控硅整流器是以庞大而笨重的工频变压器为基础的,因此铜损耗和铁损耗都很大,而高频直流电源中高频变压器的用铜量仅为同规格可控硅整流变压器的30%。%,所以铜损耗很小,而且由于高频变压器工作在可达10KHz~50KHz的高频率。
因此,用软铁磁芯代替硅钢片,磁芯中几乎没有涡流损耗。
从以上分析可以清楚地看到,高频直流电源在节能方面明显优于可控硅整流电源,一般可节能20%至30%。
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