学校限电，如何对付

易一飞

亲戚上大学，宿舍限电，但是四五台电脑能用，我以为限制总用电功率，给人家买了个据说学生专业防限电的小电热锅，总功率400瓦，还带功率调节，可是他开最小档，宿舍所有电器都关了还是不行，一开就跳电，看来他是限制阻性负载的，有什么办法能躲过去嘛，能用个几百瓦的小锅就行，成本不要太高，越便宜越好。

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大功率USP就能解决了。平时充电要用大功率时开UPS

刘老根

我转一个帖子，也许对你有帮助。
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22
0V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。

刘老根

这个我也赞成，你可以试试，按1A15uf 450V电力电容，最好用600V的。

一 现象

首先我们来说现象，现在宿舍里限电主要有下面两个方面：

1 、限制宿舍总用电功率

2、限制 纯阻性线性负载

而对于大多数的学校对于总功率的限制一般给的范围都基本够用，因为毕竟现在大学宿舍里用电器不断的增多，每人一台电脑，对于4人间的房间，就要1k多瓦的功率。所以学校在总用电功率的限制上基本上能够满足同学们的用电需求。

而对于第二条，限制纯阻性负载的使用就是大家经常见到的了，为什么300w一台的电脑，好几台都开着没问题，而仅仅加了一个200w的热得快或者电热杯，宿舍就马上跳闸。这就是宿舍限制了像热得快这种纯电阻负载的使用。

这里我们需要了解几点小知识，1，功率因数；2，感性负载和容性负载；

对于限制热得快但是总功率没有超界的限电，一般这种智能限电器是采用单片机对电流和电压的相位进行判断，检测出来是用的纯电阻性负载即会关断开关。由于安全考虑，这种限制就是为了不让使用发热型电阻负载而达到安全的目的的。电阻丝作为我们初中就学过的纯电阻性负载，其实为了增加受热面积等方面的考虑都会绕成螺旋状，即和电感类似，直接接上220交流的话，即使一个主要表现为感性和阻性的一个负载。

而电感性负载在电路中会降低整个电路的功率因素，也就是说增大 无用功/总功率 的比值，一般电力局对一个企业的功率因素都有规定的 ，不能低于某个值。

而感性负载和容性负载的区别就是感性负载的电压先于电流半个相位，容性负载，由于其电压不能发生突变，所以其电流先于电压半个相位。我们使用的电热棒等的感性容易被检测，所以就增加电路的电容来抵消感性带来的影响。所以对于在宿舍里使用并联大电容是可以起到破解限电的作用的。

二 对电容的理论计算（引用网络上的计算）

电容的单位为 Farad，其容抗值的计算公式为
Xc=1/(ωC)=1/(2πFC)，ω=2πF，
而π为圆周率 = 3.14，而 F 为频率、 C 为电容值，而容抗值的单位为Ω。
  
以台湾地区而言，其市电频率为 60 Hz。假设电容值为 100μF，其容抗值的计算如下：
Xc= 1 / (2πFC) =1÷(2×3.14× 60 × 100 x 0.000001)= 26.54Ω  
  
如果以 电压为 220V 和功率为 90 KW 而功因率数只有 0.7 和效率为 85% 的电气设备，而要以电容将
功率因子偿功到 0.95 ，其所需要的电容值计算如下：
视在功率S = 90KW÷0.7÷0.85=151KVA 功因改善的虚功率 :
Q =151×1000× (0.95-0.7)=37815 VAR 增加的电容抗: Xc=220² ÷37815 =1.28Ω
增加的电容值为 : C = 1÷ (2×π×F× Xc) =1÷(2×3.14×60x1.28) =2073μF

三 分析

对于上面的计算结果，对于宿舍里的应用在数值上没有多少参考价值，其作用是计算的方法，不过对于学校的宿舍应用来说，我们不知道功率因素，也不必按照上面的方式来计算电容的值的大小，因为一方面因为很多值我们是不知道的，而且智能限电器只检测相位，不检测功率因数，所以我们选用电容的值个人总结了一下几点：

1、 对于大电容值的电容，其价格不菲，所以我们没有必要追求电容值越大越好的想法。对于学生够用就可以，个人经验，耐压450V/220uF的电容也就十几元这个数量级，电容值越大其价钱不是线性关系，哈哈~

2、 参数的选择上，耐压值 尽量选择最少450V，留有一定的裕值。

3、电容值根据1中所说，采用价格适中的电容值，容量不算太小的，这个还跟智能限电器有关，然后要进行几次实地实验，根据经验值才能确定下来。

眉间尺

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，

半波整流后电阻负载的功率是额定功率的 1/2.

恶灵骑士

好法子

杨家大少爷

樓上滴都是助長違法用電,是幫凶啊,易引火災哩~生命誠可貴!
另,如要解快問題,要大家的台式機換成筆記本,這樣就省電多了,總功率就下降了,

telsin

隔离变压器如何？我是外行，别笑。

lsw635

讲的好详细，不过用UPS是个好办法

业余爱好评

遇到高人，长了见识。

北极星

搞个电脑电源带12v100w的电热杯使用

jimsboy

同意楼上的

lingnanyijian

感谢楼上的师傅给分析的很到位，很专业，先收藏起来以后孩子上大学了说不定还能用得着呢。

qinkiss

买好电脑的悲剧了，优秀的电脑电源是有PFC的。
那样电脑也相当于电阻负载，电脑就不能用了？