医疗器械故障排查是一个典型的案例，说明了系统方法对检修电能质量问题的重要性。这个案例来自于独立承包商 Mike，他与多家高科技制造工厂合作。

 

问题

Mike 与一位大楼管理员开了一次现场会议，这位管理员对其电气系统很不满意。据该管理员说，大楼里的电气设备似乎都无法正常工作，没有人能够确定原因或提供解决方案。该管理员接着告诉 Mike，他的三名电工已经辞职，现在他真正遇到了麻烦。

Mike 向该管理员进行了询问，以便更详细地了解问题，尽管反馈没有提供任何有用的信息。由于他总是喜欢遵循“当有问题时，从问题最严重的负载开始调查”的原则，Mike 请求去问题最严重的大楼区域实地查看。

现场情况

在一个角落里，有一台大型医疗器械正在执行关键测试程序。该器械配有大尺寸显示屏、键盘和控制面板，带有多条连接其他设备的电缆和软管。操作显示屏显示测试程序“正在进行中”。

该器械旁边有一个用于电路板维修的工作台。工作台配有电烙铁、照明放大镜和风扇。工作台插线板与大型医疗器械使用的是同一个插座。Mike 注意到工作台上的那个人伸手打开了风扇。此时，该医疗器械上的操作显示屏瞬间一片空白，之后又恢复了，并显示“程序重置”几个大字。

测量和评估

Mike 测量了为两个负载供电的插座的电压。他的 Fluke 87 V 工业万用表测量值为 115 V。大楼管理员使用 Fluke 27 II 坚固型数字万用表重复进行了测量，显示值为 118 V。为何会有这样的差异？ 

在方波或看起来像方波的波形测量上，Fluke 87 V 可提供正确的真有效值测量，读数较低。而平均响应仪器（如 Fluke 27 II）给出的数据则较大Mike 连接了他的 Fluke 120B 工业示波表并显示了电压波形。显示屏显示，波形顶部被严重压缩，使其更像方波而不是正弦波。测得的峰值仅为 135 V，而非预期的 162 V。 

 

Mike 绘制了该系统的一个单线图。该单线图显示为测试区域供电的变压器位于建筑物的对角 - 相距近 500 英尺。该变压器上的大部分负载不是线性的，并且在电压峰值电流较大。高峰值电流和长时间运行的高阻抗相结合，在测试区域所在的电路末端造成严重的电压下降。

 

理论和分析

由于医疗器械的内部电路使用的是低压直流电，内部电源将具有二极管/电容器输入电路，该电路需要一定的最小峰值电压才能正常工作。医疗器械上的铭牌显示机器需要 100 至 135 V rms 的交流电源电压。设计机器并标注铭牌信息的工程师假定电源电压为正弦波，因此最小峰值为 141 V (100 x 1.41)。由于峰值输入电压的测量值仅为 135 V，机器运行所用的峰值电压比所需的绝对最小值低 6 V。风扇打开后，风扇电机引起的浪涌电流进一步将电压降低至机器电源失效的程度。这正是导致机器重置的原因。

解决方案

电压峰值限幅（平顶）问题在高科技建筑中很常见。目前正在使用的许多建筑物的电路设计并不能满足如今很常见的大量计算机负载和非线性负载。

在这种情况下，就需要进行大量的重新布线，以减少变压器和负载之间的压降。另一种方法是将最敏感的负载移至离变压器更近的地方。