Application Notes - High Voltage Power Supplies

如何计算最大交流输入电流

AN-21

了解电源的最大输入电流有助于选择电气服务需求、断路器、交流输入电缆和连接器,甚至在为浮动应用选择隔离变压器时也能提供帮助。如果知道一些基本参数和一些简单的数学计算,就可容易地计算最大输入电流。

高压电源额定功率
Spellman的所有电源产品都标示了最大功率定额,单位为瓦特。这是我们所需的第一个参数,可从产品数据表中获得。多数Spellman的电源产品都在产品型号中提供了最大额定功率。例如,在SL30P300/115中,电压为30kV,正极性装置的最大额定功率为300瓦,通过115Vac的输入线运行。

电源效率
电源效率是指输入功率与输出功率之比。电源效率通常用百分数或小于1的小数表示,如80%或0.8。我们用规定的最大输出功率除以电源效率即可得到输入功率:

300 watts / 0.8 = 375 watts

功率因数
功率因素是有效功率与实际功率之比。通常用小于1的小数表示。有效功率的单位为瓦特,而实际功率的单位为VA(伏安)。单相未修正开关电源的功率因素通常非常低,如0.65。而三相未修正开关电源的功率因素较高,如0.85。带有源功率因数校正电路的装置通常有着很高的功率因素,如0.98。上述示例中的电源产品为未修正单相线路装置,因此:

375 watts / 0.65 = 577 VA

输入线电压
我们需要知道装置设计采用的交流输入电压。在上述示例中,交流输入电压为115Vac。该电压为标称电压,实际输入电压的变动范围为±10%。因此,考虑最坏情况下的低压线路条件时必须减去10%:

115Vac – 10% = 103. 5Vac

最大交流输入电流
以功率因素为577VA为例,除以103.5Vac可得:

577 VA / 103. 5Vac = 5.57 amps

如果交流输入电压为单相电压,则答案为5.57安培。

三相输入电压
三相输入电压的装置由三相线路供电,因此其功率因素要高于单相装置。而且由于采用三相线路供电,因而该装置的相电流将减少。为获得各相的输入电流,我们用计算得出的输入电流除以√3 (1.73)。

以STR10N6/208为例。根据STR数据表,最大功率为6000瓦,电源效率为90%,功率因素为0.85.虽然STR的设计运行电压低于180Vac,在本例中,该装置将由三相208Vac电压供电。通过下列计算得出的各相最大输入电流为

电源效率 6000 watts / .9 = 6666 watts

功率因数
6666 watts / .85 = 7843 VA

输入线电压
208Vac – 10% = 187Vac

最大交流输入电流
7843 VA / 187Vac = 41.94 amps (如果为单相线路)

三相输入校正
41.94 amps / √3 (1.73) = 24.21 amps/各相

因此有两个方程式:一个用于单相输入,另一个用于三相输入:

单相最大输入电流方程式
输入电流 = 最大功率/(效率)(功率因素)(最大输入电压)

三相最大输入电流方程式
输入电流 = 最大功率/(效率)(功率因素)(最大输入电压)(√3)

这些输入电流计算方式都是指最糟糕的情况:假设装置在最大功率和低压条件下运行,并将电源效率和功率因素考虑在内。