小白求教，关于在学校寝室的限电问题，关于热得快的改装

tigerg

各位大大你们好！

小弟所在学校，最近加装了貌似挺牛掰的“检测电路”，热得快用不了了。

但是实际情况下确实需要使用热得快烧水，至少冬天不愿意拿凉水洗头吧。。。

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以下是我在网上找到的一些资料，请各位大大帮忙参详一下，不吝赐教~

tigerg

撰写初衷：很多同学对寝室电表的工作原理不是很清楚，尤其是对电表是如何限制功率的原理不了解，以至于使用不当，产生了很多怨言。本文撰写的目的，就是为了向同学们介绍电表的功率限制原理，主要是针对电类专业的同学，因为研究这种与我们日常生活息息相关的电器，可以使我们把课堂上学习到的知识和实际生活联系起来，有这样一个具体的实例，学习就不会枯燥。考虑到其他专业的爱好者的阅读需求，因此，本文没有对具体的电路原理做详细表述。有兴趣的同学可以自己查找资料，也可与我联系，一起研究。

正文：

可能很多同学都有这种经历，在寝室里4台电脑开着，电扇开着、日光灯开着都可以正常运行，没有任何问题，但是什么电器都不开，就插了一个小小的电热杯，电表就跳闸了。若是遇到哪位同学正在用电脑，更是可以听见抓狂的叫声。。。。为什么会出现这种现象呢？电脑的电源都是250W～300W的，4台电脑功率之和绝对在一个电热杯之上，但为什么可以带4台电脑同时工作但不能接入一个300W的电热杯呢？两者有什么不同呢？下面我们就来研究一下。

我们平时使用的最多的加热装置就是热得快、电热杯或者电饭锅，它们的工作原理就是电流流过电阻丝，电阻丝发热来烧水。对于220V电网来说，这类负载相当于一个纯电阻接到电网里，学过电路的同学都知道，交流220V加到电阻上，其两端的电压波形和流过电阻的电流波形是同相的，也就是说，两者相位差是0。这类负载我们称之为纯电阻性负载。

计算机相当于什么负载呢？我们知道我们的电脑机箱的后上方，有一个方块状的铁盒子，那就是计算机的电源。这个电源对于电网来说，就是电网的一个负载。计算机的电源是开关电源（注意，这可不是有开关的电源哦），属于非线性负载（也叫整流性负载）。开关电源的原理是先把220V@50hz交流电整流为高压直流，再把高压直流逆变为高压高频交流，再通过高频变压器降为低压高频交流，再转为低压直流输出，这种电源的效率要比传统稳压器高得多。把计算机的开关电源当做220V电网的一个负载，这种负载在220V市电输入端看来等效于一个容性负载，虽然它的电压波形还是正弦波，但是它的电流波形已经畸变了，不再是规则的正弦波，而是接近脉冲波的波形（其实这种非线性负载才是对电网有危害的恶性负载，会给电网带来高次谐波）。

两种负载的电压电流波形见附图。那么电表如何识别这两种负载呢？方法有很多种，但都是通过单片机+AD转换器，对220V输出端的电压电流的波形实时采样，然后编制相应的程序，通过算法，判断这两种负载的功率各占多大的比例，仅仅限制纯电阻性负载的接入，或者是检测总电流，限制总功率。鉴于本文是发表在非专业论坛，就不详细描述判断过程了。具体算法有兴趣的同学可以和我联系，一起研究。

对于部分目前广泛使用的监视平均功率的电表，用一只整流二极管或快恢复二极管（反向耐压值450V以上，最大电流6A以上，为安全起见，留有一定裕度）串联在热得快上，相当于半波整流，减少了一半的电压，那么根据P=(U^2)/R,(1000W的热得快电阻为50欧姆左右)。可以求得，平均功率已经减小到了额定功率的1/4，也就是250W，但实际上瞬时功率与未改装之前相同，只是改装后只有改装前一半的导通时间，平均到整个周期上，平均功率才下降了。这种办法只能骗过监视平均功率的电表，对于监视峰值电流的电表，还是逃不过它的眼睛。

采用二极管的方式比较简便，但是，由于功率只有原来的1/4，加热时间会变得很长。有没有可以手动调节功率的呢？答案是：有。不过这种方案比二极管方案要复杂，这种方案是利用了晶闸管（又名可控硅），通过调节触发脉冲，来改变晶闸管的导通角，从而控制一个周期内的热得快的导通时间。二极管的方案相当于是固定的把导通时间减小到1/2，晶闸管的方案就是可以理解为可以手动调节这个导通时间，从而调节热得快的平均功率。这样，就可以最大限度的利用电表所设置的负载上限，只要把功率调的比跳闸的负载上限小那么一点点就可以了。这样加热的时间就比二极管方案减少了。但是这种方案仍然有缺陷，那就是它也无法逃脱检测峰值电流的电表的监视。


为了防止违章使用热得快等电器，减小火灾隐患，但又不影响同学们使用电脑等用电器，部分公寓安装的电表经过升级，加装了智能负载识别器，可以根据电流和电压波形和相位差来判断是否有大功率纯电阻性热源负载的接入。所以就出现了寝室可以带4台电脑同时工作但不能接入一个300W的电热杯的现象。对于这种智能电表，光靠串连一个二极管已经不行了，甚至是晶闸管调功装置也不行，因为不管你怎么改变导通的时间，由于负载类型没有变，所以导通时电流电压波形依然是相位差为0，还是会被这种电表识别出来。


同时开4台计算机却不跳闸，这说明，寝室电表并不限制这类负载的使用。前面已经分析过，因为这类负载是属于非线性整流性负载，它的电流波形与纯电阻性负载是完全不同的。有的同学可能会问，为什么不同呢？不都是在用电么？理解这个问题需要电路的知识和电力电子的知识，这里就不详细解释了。一般来说，只要是输入端有整流桥+电容+高频逆变器（把直流电逆变为高频交流电）结构的用电器，都可以认为是非线性整流负载。象电脑、节能灯等都是属于这类负载。它们都可以不受电表的纯电阻负载上限功率的限制（当然功率不能太大了，一般电表还有个总功率限制）。

经过这样的分析，我们可以发现，这种智能电表也有缺陷，它虽然能区分出纯电阻性负载和非线性负载，但是它并不知道输给非线性负载的能量是用于电脑了还是用于加热了，所以它对下列两种情况是束手无策的：
1、改装后的热得快，把纯电阻性负载伪装为非线性负载，骗过电表的监视。
2、使用具有逆变装置的可调功率的加热产品，比如电磁炉（要能调节功率的），小型微波炉（小火～中火）。

电磁炉是一种新型安全的产品，无明火，使用高频电磁波使铁系物品产生涡流而发热，不会烫伤人体，功率可调，有温控电路，可防过热，省电安全。可以避免使用热得快所带来的安全隐患，我想学校应该不会限制这种电器的使用。

（声明：我可没让大家用这种方法在寝室烧水煮饭啊～）
上面两种方法其实是异曲同工，需要注意的是，对于第一种方法，请由专业人士进行改装，当然你如果是学电的，你也可以自己设计，自己分析，但是请注意安全，小心触电，元器件的选择请尽可能留有阈量，使用时也请小心。对于第二种方案，由于俺囊中羞涩，没有拿电磁炉或者微波炉做过试验，仅仅从原理上分析是可行的，在实际使用中还与具体功率值有关，请从最小功率开始调节。另外，请使用大厂名牌产品，请注意电磁炉和微波炉的使用手册，一般都要要求使用三孔插座，良好接地，否则可能产生瞬时打火，电流增大，造成危险。

第一种方案已经证实是可行的，但是元件参数的选择一定要合理，否则也会产生很大的电流。第二种方案好像论坛里有人说可以，不知道是不是在寝室使用的，如果有成功的，也请回复一下。

太阳神

错误:
串联在热得快上，相当于半波整流，减少了一半的电压，那么根据P=(U^2)/R,(1000W的热得快电阻为50欧姆左右)。可以求得，平均功率已经减小到了额定功率的1/4，也就是250W，
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.
半波就是半功率

太阳神

楼主写这么多,好象写了也白写.
办法很多,有简单也有复杂的,我在还未玩无线电时用的方法是:
一个电源,用低压给自己用铜丝DIY的一个热得慢供电,睡觉前烧上,起床时正好烧好.如果继续烧,也只是冒热气,烧几天也烧不干

tigerg

楼主写这么多,好象写了也白写.
办法很多,有简单也有复杂的,我在还未玩无线电时用的方法是:
一个电源,用低压给自己用铜丝DIY的一个热得慢供电,睡觉前烧上,起床时正好烧好.如果继续烧,也只是冒热气,烧几天也烧不干 ...
太阳神 发表于 2009-9-2 12:18

                               
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俺们这每天停电三次，而且夜里没电，您的方法用不了~

电子幽灵

看来商机出现啦

电子幽灵

卖个不跳闸的电热水器不错啊

kch0341155

串个电阻？

wlbx

看来作者并不是很懂的，学了一定会有问题。首先半波不是1/4功率，而是1/2功率。其次，一般电脑也、200W以下。第三，如果真的是相位问题，用一个电容就可以移相。

qqwintian

你们还是不行，我在寝室买了2个12V100Ah的电瓶，一个2500W的逆变器，做了个配电柜，安上了8块表

花了近4000元

老烟鬼

买个电磁炉就是了{:1_248:}

etcusx

电磁炉才几个钱啊。。。。。，费事儿。。。

dttfz

你们还是不行，我在寝室买了2个12V100Ah的电瓶，一个2500W的逆变器，做了个配电柜，安上了8块表

花了近4000元
qqwintian 发表于 2009-9-3 10:37

                               
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直接买个发电机好不？

cheyuc

你们还是不行，我在寝室买了2个12V100Ah的电瓶，一个2500W的逆变器，做了个配电柜，安上了8块表

花了近4000元
qqwintian 发表于 2009-9-3 10:37

                               
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直接买一个honda的油发电的机器。得了……

njxc2000

楼主写这么多,好象写了也白写.
办法很多,有简单也有复杂的,我在还未玩无线电时用的方法是:
一个电源,用低压给自己用铜丝DIY的一个热得慢供电,睡觉前烧上,起床时正好烧好.如果继续烧,也只是冒热气,烧几天也烧不干 ...
太阳神 发表于 2009-9-2 12:18

                               
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太阳喝的都是富含铜离子的水啊~

runmmrun

唉。。。。。。买两个个水壶，直接去热水房打热水去，多走点路嘛，锻炼身体了。

费着闹细胞想歪点子偷学校的规矩空子............小心整出火灾

wuzhouhong

直接并联一个10uf的电容不就骗过监测器啦

华希.列夫

我们这边的学校也限电！