宿舍限制大功率電器的原理及破解方案的探究

1、宿舍限制大功率電器的原理及破解方案的探究(轉(zhuǎn)的，希望大家會用到) 來源： 胡熙駿的日志 可能大家最近都感覺到了，宿舍里6臺電腦同時工作一切ok，但是用一個小小的電吹風(fēng)，電表就跳閘了。電腦的電源都是250W400W的，6臺電腦功率之和絕對在一個電吹風(fēng)之上，但為什么可以帶6臺電腦同時工作但不能接入一個300W的電吹風(fēng)呢？兩者有什么不同呢？我們平時使用的最多的加熱裝置就是熱得快、電吹風(fēng)，它們的工作原理就是電流流過電阻絲，電阻絲發(fā)熱來燒水。對于220V電網(wǎng)來說，這類負(fù)載相當(dāng)于一個純電阻接到電網(wǎng)里，學(xué)過電路的同學(xué)都知道，交流220V加到電阻上，其兩端的電壓波形和流過電阻的電流波形是同相的，也就是說，兩者

2、相位差是0。這類負(fù)載我們稱之為純電阻性負(fù)載。 計(jì)算機(jī)相當(dāng)于什么負(fù)載呢？計(jì)算機(jī)的電源對于電網(wǎng)來說，就是電網(wǎng)的一個負(fù)載。計(jì)算機(jī)的電源是開關(guān)電源（注意，這可不是有開關(guān)的電源哦），屬于非線性負(fù)載（也叫整流性負(fù)載）。開關(guān)電源的原理是先把220V/50hz交流電整流為高壓直流，再把高壓直流逆變?yōu)楦邏焊哳l交流，再通過高頻變壓器降為低壓高頻交流，再轉(zhuǎn)為低壓直流輸出，這種電源的效率要比傳統(tǒng)穩(wěn)壓器高得多。把計(jì)算機(jī)的開關(guān)電源當(dāng)做220V電網(wǎng)的一個負(fù)載，這種負(fù)載在220V市電輸入端看來等效于一個容性負(fù)載，雖然它的電壓波形還是正弦波，但是它的電流波形已經(jīng)畸變了，不再是規(guī)則的正弦波，而是接近脈沖波的波形（其實(shí)這種非線性負(fù)

3、載才是對電網(wǎng)有危害的惡性負(fù)載，會給電網(wǎng)帶來高次諧波）。 據(jù)本人推測，由于飲水機(jī)是屬于純電阻性負(fù)載，而廣院的飲水機(jī)加熱功率通常是550W，學(xué)校為了保證飲水機(jī)使用，應(yīng)該是把純電阻性負(fù)載的功率限制在了550W上下。那么電表如何識別這兩種負(fù)載呢？方法有很多種，但都是通過單片機(jī)+AD轉(zhuǎn)換器，對220V輸出端的電壓電流的波形實(shí)時采樣，然后編制相應(yīng)的程序，通過算法，判斷這兩種負(fù)載的功率各占多大的比例，僅僅限制純電阻性負(fù)載的接入，或者是檢測總電流，限制總功率。鑒于本文是發(fā)表在非專業(yè)論壇，就不詳細(xì)描述判斷過程了。 對于部分目前廣泛使用的監(jiān)視平均功率的電表，用一只整流二極管或快恢復(fù)二極管（反向耐壓值450V以上，

4、最大電流6A以上，為安全起見，留有一定裕度）串 聯(lián)在熱得快上，相當(dāng)于半波整流，減少了一半的電壓，那么根據(jù)P=(U2)/R,(1000W的熱得快電阻為50歐姆左右)?？梢郧蟮?，平均功率已經(jīng)減小 到了額定功率的1/4，也就是250W，但實(shí)際上瞬時功率與未改裝之前相同，只是改裝后只有改裝前一半的導(dǎo)通時間，平均到整個周期上，平均功率才下降了。 這種辦法只能騙過監(jiān)視平均功率的電表，對于監(jiān)視峰值電流的電表，還是逃不過它的眼睛。 采用二極管的方式比較簡便，但是，由于功率只有原來的1/4，加熱時間會變得很長。有沒有可以手動調(diào)節(jié)功率的呢？答案是：有。不過這種方案比二極管方案要復(fù)雜，這種方案是利用了晶閘管（又名可

5、控硅），通過調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖，來改變晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制一個周期內(nèi)的熱得快的導(dǎo)通時間。二極管的方案相當(dāng)于是固定的把導(dǎo)通時間減小到1/2，晶閘管的方案就是可以理解為可以手動調(diào)節(jié)這個導(dǎo)通時間，從而調(diào)節(jié)熱得快的平均功率。這樣，就可以最大限度的利用電表所設(shè)置的負(fù)載上限，只要把功率調(diào)的比跳閘的負(fù)載上限小那么一點(diǎn)點(diǎn)就可以了。這樣加熱的時間就比 二極管方案減少了。但是這種方案仍然有缺陷，那就是它也無法逃脫檢測峰值電流的電表的監(jiān)視。 為了防止違章使用熱得快等電器，減小火災(zāi)隱患，但又不影響同學(xué)們使用電腦等用電器，部分公寓安裝的電表經(jīng)過升級，加裝了智能負(fù)載識別器，可以根據(jù)電流和電壓波形和相位差來判斷是否有大功率純

6、電阻性熱源負(fù)載的接入。所以就出現(xiàn)了宿舍可以帶多臺電腦同時工作但不能接入一個300W的電吹風(fēng)的現(xiàn)象。對于這種智能電表，光靠串連一個二極管已經(jīng)不行了，甚至是晶閘管調(diào)功裝置也不行，因?yàn)椴还苣阍趺锤淖儗?dǎo)通的時間，由于負(fù)載類型沒有變，所以導(dǎo)通時電流電壓波形依然是相位差為0，還是會被這種電表識別出來。 同時開6臺計(jì)算機(jī)卻不跳閘，這說明，宿舍電表并不限制這類負(fù)載的使用。前面已經(jīng)分析過，因?yàn)檫@類負(fù)載是屬于非線性整流性負(fù)載，它的電流波形與純電阻性負(fù)載是完全不同的。有的同學(xué)可能會問，為什么不同呢？不都是在用電么？理解這個問題需要電路的知識和電力電子的知識，這里就不詳細(xì)解釋了。一般來說，只要是輸入端有整流橋+電容+

7、高頻逆變器（把直流電逆變?yōu)楦哳l交流電）結(jié)構(gòu)的用電器，都可以認(rèn)為是非線性整流負(fù)載。像電腦、節(jié)能燈等都是屬于這類負(fù)載。它們都可以不受電表的純電阻負(fù)載上限功率的限制（當(dāng)然功率不能太大了，一般電表還有個總功率限制）。 破解學(xué)校限電 經(jīng)過這樣的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，這種智能電表也有缺陷，它雖然能區(qū)分出純電阻性負(fù)載和非線性負(fù)載，但是它并不知道輸給非線性負(fù)載的能量是用于電腦了還是用于加熱了，所以它對下列兩種情況是束手無策的： 1、改裝大功率純電阻性負(fù)載，把純電阻性負(fù)載偽裝為非線性負(fù)載，騙過電表的監(jiān)視。（具體方法是在進(jìn)路火線和零線間加裝電容之類的非電阻性原件）需要注意的是，對于第一種方法，請由專業(yè)人士進(jìn)行改，當(dāng)

8、然你如果是學(xué)電的，你也可以自己設(shè)計(jì)，自己分析，但是請注意安全，小心觸電，元器件的選擇請盡可能留有閾量，使用時也請小心。 2、使用具有逆變裝置的可調(diào)功率的加熱產(chǎn)品，比如電磁爐（要能調(diào)節(jié)功率的），小型微波爐（小火中火）。 對于第二種方案，由于俺囊中羞澀，沒有拿電磁爐或者微波爐做過試驗(yàn)，僅僅從原理上分析是可行的，在實(shí)際 使用中還與具體功率值有關(guān)，請從最小功率開始調(diào)節(jié)。另外，請使用大廠名牌產(chǎn)品，請注意電磁爐和微波爐的使用手冊，一般都要要求使用三孔插座，良好接地，否則可能產(chǎn)生瞬時打火，電流增大，造成危險。 如果你對以上兩種解決方案都沒有足夠的實(shí)力去解決，那你就笨鳥先飛吧，試試以下兩種沒有技術(shù)含量但切實(shí)可

9、行的笨方法：那么第一種方法就是打開你宿舍里所有的電器都打開（如日光燈、電風(fēng)扇之類的所有的打開），因?yàn)橐话愕南拗拼蠊β孰娖鞫际窍拗圃谖灏偻咭詢?nèi)但是不會像精確地?cái)?shù)字記錄的那樣就是真正的500W，一般情況下打開所有的電器的話宿舍的電壓可以提升很多大概能夠提供500W左右的電器了，這時你插上大功率（前提最好不要超過1000W），在插上大功率的同時你還需要你室友的配合，在插上的那一刻倒數(shù)三秒鐘，三 二 一 這時讓你的室友迅速將所有的電器都關(guān)掉（除了你所插得大功率之外），這時候你會發(fā)現(xiàn)并沒有并沒有跳電。第二種方法（是針對想使用1000W的電器燒水的人或者燒飯吃的情況），你可以先用一個電吹風(fēng)大概1000W的就