線性負載和非線性負載是電路中兩種基本負載，在UPS設備和電路中常遇到這兩種負載，特別是非線性負載。因此，對這兩種負載的特征和區別應有清晰明確的認識。本文對線性負載和非線性負載分別做了說明，從二者表現出來的區別就是：“二者都施加正弦電壓時，線性負載的電流是正弦的，非線性負載的電流是非正弦的。”但是在現實中，常常可以看到混淆電工基本概念的地方。主要是把功率因數的概念混在里面，認為只有純電阻負載是線性負載，而非純阻性負載則統統是非線性。1、線性負載的定義和特征在我國UPS的國標GB/T7260-3中對線性負載有明確的定義“326線性負載linearload當施加可變正弦電壓時，其負載阻抗（Z）恒定為常數的那種負載。在交流電路中，負載元件有電阻R電感L和電容C三種，它們在電路中所造成的結果是不相同的。在純電阻電路中，正弦電壓U施加在一個電阻R上，則產生電流I也是正弦性的，電流I與電壓U相位是相同的：電壓U=Umaxsinwt，則I=Imaxsinwt，電流的有效值I=U/ZR（Zr=R，稱為電阻）電流通過電阻發熱，電能轉換為熱能，即P=UI=l2ZR=l2R,Q=0。在純電感電路中，正弦電壓施加在一個電感線圈上，因電流是交變的，造成在線圈中產生感應電勢，使得電流雖然仍然是正弦的，但相位上卻滯后電壓90°（電角度為n/2）:電壓U=Umaxsinwt，則l=lmaxsin（wt-n/2），電流的有效值l=U/ZL（ZL=XL=wL=2nfL,稱max max LLL為感抗，L為線圈的自感系數）。電流在電路中流動，在線圈中將電源的電能轉換為磁能，然后又把磁能轉換為電能返回電源，即P=0,Q=UI=l2XL。在純電容電路中，正弦電壓施加在一個電容器上，因電流攜帶電荷積累在電容的極板上產生電容電壓，使得電流雖然仍然是正弦的，但相位上卻超前電壓90°（電角度為n/2）:電壓U=Usinwt，貝I」l=lsin（wt+n/2），電流有效值l=U/Z（ =X「=-1/wC=-1/2nfC,max max CCC稱為容抗，C為電容器的電容值）。電流在電路中流動，將電源的電能帶到電容器中，轉換為電場能量，然后又把電場能量轉換為電能返回電源。即P=0,Q=Ul=l2XCo在RLC線性負載電路上，施加正弦性電壓，則電流仍然是正弦性的，但是電流與電壓之間的相位關系，既不是同相也不是相差90°，而是相差一個少角：電壓U=Umaxsinwt，則l=lmaxsin（皿±少），電流有效值l=U/Z（Z2=R2+X2，稱為阻抗，其max max中X=XL+XC,稱為電抗，阻抗、電抗和電阻構成阻抗三角形）相位差少角是由負載中的R、L、C參數決定的，感性時少為正，容性時少為負，阻性時少為零,tane=X/R。在RLC線性負載電路中，S=UI,P=Ulcos「Q=UIsin「S2=P2+Q2，三者構成功率三角形。綜合來講，在線性負載中，有純阻性（功率因數為1）和感性（功率因數小于1）、容性（功率因數小于1），以及純感性和純容性（功率因數均為0）。2、非線性負載的定義和特征在我國UPS的國標GB/T7260-3中對非線性負載也有明確的定義：“3.2.7非線性負載non-linearload負載阻抗(Z)不總為恒定常數，隨諸如電壓或時間等其它參數而變化的那種負載。”非線性負載的種類繁多，在UPS供電的負載中多是整流濾波型，UPS的輸入也是整流濾波型。因此，IEC標準中便制定了一個基準非線性負載(Refereneenon-linearload)，做為標準的附錄列入標準中。用這個基準非線性負載檢驗UPS帶非線性負載的能力。在UPS國標GB/T7260-3中，也在附錄E中給出了這個基準非線性負載電路，如圖1所示：這個電路之所以是非線性負載，就是因為在輸入端施加正弦電壓U時，當電壓瞬時值大于電容上的直流電壓，則電源給負載只〔供電，并向電容充電。當電壓瞬時值小于電容上直流電壓時，因二極管的阻斷作用，電源不再供電，而由電容放電使負載保持電流的連續性。所以這個負載對于電源呈現的阻抗是隨電壓瞬時值的大小而改變的。非線性負載的一個重要特點就是當對負載施加正弦形電壓時，電流并不是正弦形的。圖1的負載電路交流電流是間斷的、尖峰的。而圖2是這種非線性負載的電壓和電流的波形圖，由此可以看出，電流是一個尖峰形的。分析和計算非線性電路中的電流和功率，使用的方法是用傅立葉函數分析的方法，用等效的正弦量代替非正弦量。在這個具體電路中：電源輸入電壓U=U1+U3+U5+U7+_,此處u1是基波電壓分量，因為交流輸入電源可以認為是正弦形的，所以沒有高次諧波分量，則U=U1。此處交流電流I=I1+I3+I5+I7+I9+I11-，每一次諧波電流都是正弦形的，它們都有自己的幅值、有效值（|「|3、|5…）以及電流與同頻率電壓之間的相位差（%、少3、少5…）。以等效的正弦形電流替代非正弦電流，其有效值的平方等于各諧波分量有效值的平方和，即：I2=I[2+I32+I52+I72+ 。在這個電路中瞬時功率值p=UI=u（I1+I3+I5+I7+I9+I11^）,P=U1I1cos^1=UI1cos^1S=UI,P、Q、S三個功率之間的關系仍為S2=P2+Q2。功率因數：PF=P/S=Ubcosp/Ulpcos%/匸入cos%。系數入=1/1<1。功率因數比基波的相位差的功率因數COS%還要小一些。諧波中高次諧波占的比例越大，則入越小，功率因數也就越小。這樣就可以把一個非線性的負載化為線性負載進行計算和分析。在諸多負載中，非線性負載很復雜，電流波形種類很多。有尖峰的、有雙峰的等等，僅僅用其電流大小來說明還是不夠的。為了說明非線性與線性電流差別的程度，用一個參數來表示，這就是峰值因數。在GB/T7260-3標準中是這樣說的：“3.3.29峰值因數peakfactor周期量的峰值對方均根值之比。”注：術語"尖峰因數（Crestfactor與此同義。其中方均根值就是平常所說的有效值。一般最大峰值因數的負載是個人計算機，峰值因數約為2.7。一