技术领域
[0001] 本实用新型属于
电子信息系统机房技术领域，涉及一种模拟机房IT设备能耗状态的机架式单相交流负载装置，主要用于模拟
服务器、交换机、
存储器、网络等设备的能耗状态。
背景技术
[0002] 随着电子信息系统机房IT设备高
密度的集成化，设备
散热及机房散热量日渐趋高的现象受到了各界强烈关注，越来越多的人开始关注绿色机房的建设。目前，PUE(Power Usage Effectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的
数据中心电
力使用效率的衡量指标。PUE 值是指数据中心消耗的所有
能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示该数据中心的绿色化程度越高。当前，国外先进的数据中心机房PUE值通常小于2，而我国的大多数数据中心的PUE值在2-3之间；PUE值小于2，表示机房内主设备1W的功耗只会导致总体耗电量为2W以下；而PUE值在2-3之间，表示机房内主设备1W的功耗会导致总体耗电量达到2-3W。由于现代电子信息系统机房中的
空调负荷主要来自于计算机主机设备、外部辅助设备的发热量，其中服务器、交换机、存储器、网络等主设备占到设备散热量的
80%。所以随着服务器集成密度的持续增高，服务器机柜设备区就成为了机房内主要的热岛区域。
[0003] 电子信息系统机房在交付前需要验证机房空调制冷情况及考核机房PUE值，以及验证从配电房到各机柜PDU（机柜式电源插座），整个供电线路的连接状态是否满足设计要求，全部采用真实的服务器、交换机、存贮器等设备满负荷工作来验证考核是不经济、不现实的，因此需要一种低成本的假负载用来模拟各种功率的服务器、交换机、存储器、网络等设备的能耗状态。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本实用新型提供一种模拟机房IT设备能耗状态的机架式单相交流负载装置，模拟准确度高，为验证机房空调制冷情况、考核机房PUE值、验证从配电房到各机柜PDU整个供电线路的连接状态是否满足设计要求提供便利，体积小，成本低，操作方便，实用性强，安全可靠，解决了
现有技术中的问题。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是，一种模拟机房IT设备能耗状态的机架式单相交流负载装置，包括第一电源插槽、第二电源插槽，第一组翘片加
热管分别与对应的交流
断路器串联后并联于第一电源插槽的火线端L1、零线端N1之间，第二组翘片加热管分别与对应的交流断路器串联后并联于第二电源插槽的火线端L2、零线端N2之间，第一组翘片加热管的并联
节点与零线端N1之间、第二组翘片加热管的并联节点与零线端N2之间均连接有
电流互感器；还包括电磁继电器，电磁继电器包括第一常开触点、第一常闭触点、第二常开触点、第二常闭触点，火线端L1与第一常开触点连接，火线端L2与第一常闭触点连接，零线端N1与第二常开触点连接，零线端N2与第二常闭触点连接，第一常开触点、第一常闭触点的并联节点与电源
开关连接，常开型
温度开关与交流
接触器的控制线圈串联后与交流
电压电流显示表头并联于电源开关与第二常开触点、第二常闭触点的并联节点之间，电流互感器的二次侧绕组通过
导线与交流电压电流显示表头的电流
采样端口连接；交流接触器包括第三常闭触点和第四常闭触点，第三常闭触点连接于火线端L1与第一组翘片加热管的并联节点之间，第四常闭触点连接于火线端L2与第二组翘片加热管的并联节点之间。
[0006] 进一步的，所述第一组翘片加热管包括一个AC220V 500W的翘片加热管和一个AC220V 1KW的翘片加热管；第二组翘片加热管包括两个AC220V 1KW的翘片加热管。
[0007] 进一步的，所述第一组翘片加热管包括一个AC220V 100W的翘片加热管、两个AC220V 200KW的翘片加热管和一个AC220V 500W的翘片加热管；第二组翘片加热管包括三个AC220V 1KW的翘片加热管。
[0008] 进一步的，所述翘片加热管的内部设有镍铬或
铁铬
铝合金材质的
电阻。
[0009] 进一步的，所述电源开关与第二常开触点、第二常闭触点的并联节点之间还并联有第一散热
风扇、第二散热风扇，交流接触器的控制线圈两端并联有蜂鸣报警器。
[0010] 进一步的，所述电流互感器为开孔式霍尔互感器，第一组翘片加热管的并联节点穿过电流互感器的开孔与零线端N1连接，第二组翘片加热管的并联节点穿过电流互感器的开孔与零线端N2连接。
[0011] 进一步的，所述常开型温度开关采用KSD302系列85℃常开温控开关。
[0012] 进一步的，所述第一电源插槽、第二电源插槽均为c19/c20单相电源插槽，通过电源线与机柜内PDU连接。
[0013] 进一步的，还包括机箱，第一电源插槽、第二电源插槽、蜂鸣报警器、电源开关、交流电压电流显示表头和所有交流断路器均安装于机箱外壁，机箱上设有散热孔，第一电源插槽、第二电源插槽的接地端分别与机箱的壳体连接。
[0014] 进一步的，所述机箱采用3U机箱。
[0015] 本实用新型的有益效果是，具有以下优点：
[0016] 1、本实用新型中翘片加热管的电热转换效率高，安全系数高，无污染、体积小、重量轻，能够准确模拟服务器、交换机、存储器、网络等设备的发热量；交流断路器用于控制相应的加载功率，流接触器、电磁继电器以及散热风扇等实现电气
电路保护，保证设备工作可靠安全以及人身安全。
[0017] 2、本实用新型便于置入机房服务器、交换机、存储器、网络等设备标准机架之内；可以多台并机运行，模拟更大功率范围的服务器、交换机、存储器、网络等主设备散热量，操作方便，实用性强。
[0018] 3、电子信息系统机房在交付前全部采用真实的服务器、交换机、存贮器等设备满负荷工作来验证考核不经济、实现难度大；本实用新型能够模拟服务器、交换机、存储器、网络等设备的发热量，用于验证机房空调制冷情况、考核机房PUE值、验证从配电房到各机柜PDU整个供电线路的连接状态是否满足设计要求，价格低廉，功率性能稳定可靠，可以极大程度上为建设方、施工方节省大量成本和时间，具有巨大的经济价值。
附图说明
[0019] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020] 图1是本实用新型实施例的电气原理图。
[0021] 图2是本实用新型实施例中机箱的结构示意图。
[0022] 图3是图2的后视图。
[0023] 图中，1.第一加热管，2.第二加热管，3.第三加热管，4.第四加热管，5.第一交流断路器，6.第二交流断路器，7.第三交流断路器，8.第四交流断路器，9.电磁继电器，9-1.第一常开触点，9-2.第一常闭触点，9-3.第二常开触点，9-4.第二常闭触点，10.电源开关，11.交流电压电流显示表头，12.第一散热风扇，13.第二散热风扇，14.常开型温度开关，15.蜂鸣报警器，16.交流接触器，16-1.第三常闭触点，16-2.第四常闭触点，17.电流互感器，18.机箱，19.散热孔，20.第一电源插槽，21.第二电源插槽。
具体实施方式
[0024] 下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025] 实施例1，
[0026] 本实用新型模拟机房IT设备能耗状态的机架式单相交流负载装置的电气原理图，见图1，包括第一电源插槽20、第二电源插槽21，第一组翘片加热管分别与对应的交流断路器串联后并联于第一电源插槽20的火线端L1、零线端N1之间，第二组翘片加热管分别与对应的交流断路器串联后并联于第二电源插槽21的火线端L2、零线端N2之间，第一组翘片加热管包括第一加热管1、第二加热管2，第一加热管1为 AC220V 500W的U型翘片加热管，第二加热管2为AC220V 1KW的U型翘片加热管，第一加热管1与第一交流断路器5串联、第二加热管2与第二交流断路器6串联后并联于火线端L1、零线端N1之间；第二组翘片加热管包括第三加热管3、第四加热管4，均为AC220V 1KW的U型翘片加热管，第三加热管3与第三交流断路器7串联、第四加热管4与第四交流断路器8串联后并联于火线端L2、零线端N2之间；第一组翘片加热管的并联节点与零线端N1之间、第二组翘片加热管的并联节点与零线端N2之间均连接有电流互感器17；电磁继电器9包括第一常开触点9-1、第一常闭触点9-2、第二常开触点9-3、第二常闭触点9-4，火线端L1与第一常开触点9-1连接，火线端L2与第一常闭触点9-2连接，零线端N1与第二常开触点9-3连接，零线端N2与第二常闭触点9-4连接，第一常开触点9-1、第一常闭触点9-2的并联节点与电源开关10连接，常开型温度开关14与交流接触器16控制线圈串联后与交流电压电流显示表头11并联于电源开关10与第二常开触点9-3、第二常闭触点9-4的并联节点之间，电流互感器17的二次侧绕组通过导线与交流电压电流显示表头11的电流采样端口连接，用于交流电压电流显示表头11显示电流互感器17采样工作电流；交流接触器16包括第三常闭触点16-1和第四常闭触点16-2，第三常闭触点16-1连接于火线端L1与第一组翘片加热管的并联节点之间，第四常闭触点16-2连接于火线端L2与第二组翘片加热管的并联节点之间。
[0027] 电源开关10与第二常开触点9-3、第二常闭触点9-4的并联节点之间还并联有第一散热风扇12、第二散热风扇13，用于增大机箱18内的空气流动，热量及时从散热孔19排出。
[0028] 电流互感器17为开孔式霍尔互感器，第一组翘片加热管的并联节点穿过电流互感器17的开孔与零线端N1连接，第二组翘片加热管的并联节点穿过电流互感器17的开孔与零线端N2连接。
[0029] 常开型温度开关14用来检测机箱18内的温度，当温度超过85℃时，常开型温度开关14闭合，交流接触器16控制线圈得电工作使第三常闭触点16-1、第四常闭触点16-2断开，第一加热管1、第二加热管2、第三加热管3、第四加热管4断电停止加热工作，起到设备保护作用；交流接触器16控制线圈的两端并联有蜂鸣报警器15，当常开型温度开关14检测到温度超过85℃，蜂鸣报警器15得电报警；常开型温度开关14采用KSD302系列85℃常开温控开关，安装方便、寿命长、耐用可靠、价格低廉。
[0030] 机箱18的结构，如图2-3所示，第一电源插槽20、第二电源插槽21、蜂鸣报警器15、电源开关10、交流电压电流显示表头11和所有交流断路器均安装于机箱18外壁，机箱18上设有散热孔19；第一电源插槽20、第二电源插槽21均为c19/c20单相电源插槽，通过电源线与机房中机架内置PDU连接。c19/c20单相电源插槽符合国标标准，便于与机柜内标准的PDU连接；与符合国际标准的电源线一起承担3.5KW功率负荷；第一电源插槽20、第二电源插槽21的接地端E分别与机箱18的壳体连接；机箱18使得本实用新型模拟标准机架式服务器、交换机、存储器、网络等设备时便于在机房标准机架之内相互替换。
[0031] 实施例2，
[0032] 第一组翘片加热管包括一个AC220V 100W的U型翘片加热管、两个AC220V 200KW的U型翘片加热管和一个AC220V 500W的U型翘片加热管；第二组翘片加热管包括三个AC220V 1KW的U型翘片加热管，第一组翘片加热管分别与对应的交流断路器串联后并联于第一电源插槽20的火线端L1、零线端N1之间，第二组翘片加热管分别与对应的交流断路器串联后并联于第二电源插槽21的火线端L2、零线端N2之间，其它元件的连接关系、工作原理与实施例
1相同；以每100W功率步长递增，能够模拟100W-3.5KW功率的IT主设备散热量。
[0033] 机房长期正常运行期间，电流、功率等各项参数都处于稳定状态，本实用新型的加热管均采用翘片加热管，其内置的优质合金电阻（如镍铬、铁铬
铝合金），电热转换效率高，安全系数高，长期功率稳定可靠，可完全保证模拟的接近程度，从而保证可靠性和准确性；翘片加热管主要应用于空调和冷冻设备中的冷凝管、
蒸发器、以及其它各种
热交换器上，翘片加热管易定制加工，可以根据安装空间设计形状，如“U”形、“一”形或“W”形等。
[0034] 本实用新型的工作原理：
[0035] 实施例1与实施例2的原理相同，以实施例1具体说明，实施例1的设计参数为：供电电压AC220V，85℃
过热报警，功率调节区间：500W-3.5KW，机箱18可以采用3U机箱，标准尺寸便于安装、替换；利用此设备能够方便地模拟服务器、交换机、存储器、网络等设备的发热量；
[0036] 1、本实用新型模拟机房内1.5KW以下功率设备的能耗状态时，机柜内置PDU通过交流电源线连接第一电源插槽20的火线端L1、零线端N1（其
位置见图3所示），电磁继电器9线圈加电工作，电磁继电器9的第一常开触点9-1、第二常开触点9-3吸合，同时电磁继电器9的第一常闭触点9-2、第二常闭触点9-4断开，第二电源插槽21的火线端L2、零线端N2不带电，防止人身触碰火线端L2、零线端N2；打开电源开关10，交流电压电流显示表头11点亮显示、第一散热风扇12、第二散热风扇13启动，第一加热管1的功率为500W，第二加热管2、第三加热管3、第四加热管4的功率均为1KW；手动单独闭合第一交流断路器5，用于模拟500W机房设备负荷；手动单独闭合第二交流断路器6，用于模拟1KW机房设备负荷，手动闭合第一交流断路器5和第二交流断路器6，用于模拟1.5KW机房设备负荷。电流互感器17采样工作电流，将采样值送入交流电压电流显示表头11并显示出来。当机箱18内温度超过85℃时，常开型温度开关14闭合，蜂鸣报警器15发出报警声，同时交流接触器16的控制线圈得电工作使其第三常闭触点16-1断开，第一加热管1、第二加热管2断电停止加热工作，起到设备保护作用。
[0037] 2、本实用新型模拟机房内1.5KW以上功率设备的能耗状态时，机柜内置PDU用两条交流电源线分别连接第一电源插槽20的火线端L1、零线端N1和第二电源插槽21的火线端L2、零线端N2（其位置见图3），电磁继电器9的线圈加电工作，电磁继电器9的第一常开触点9-1、第二常开触点9-3吸合，同时电磁继电器9的第一常闭触点9-2、第二常闭触点9-4断开，打开电源开关10，交流电压电流显示表头11点亮显示、第一散热风扇12、第二散热风扇13启动，根据需要手动闭合第一交流断路器5、第二交流断路器6、第三交流断路器7和第四交流断路器8的任意组合，用于模拟500W、1KW、1.5KW、2KW、2.5KW、3KW、3.5KW等多种机房设备负荷；具体操作：第一交流断路器5闭合，实现500W功率；第二交流断路器6、第三交流断路器7、第四交流断路器8中任意一个和第一交流断路器5闭合，实现1.5KW功率；第二交流断路器6、第三交流断路器7、第四交流断路器8中任意两个闭合，实现2KW功率；第二交流断路器6、第三交流断路器7、第四交流断路器8中任意两个闭合及第一交流断路器5闭合，实现2.5KW功率；第二交流断路器6、第三交流断路器7、第四交流断路器8三个闭合，实现3KW功率；第一交流断路器5、第二交流断路器6、第三交流断路器7、第四交流断路器8全闭合，实现3.5KW功率。电流互感器17采样工作电流，将采样值送入交流电压电流显示表头11并显示出来。当机箱18内温度超过85℃时，常开型温度开关14闭合，蜂鸣报警器15发出报警声，同时交流接触器16的控制线圈得电工作使其第三常闭触点16-1断开，第一加热管1、第二加热管2、第三加热管3、第四加热管4断电停止加热工作，起到设备保护作用。
[0038] 3、机柜内置PDU通过单条交流电源线连接第二电源插槽21的火线端L2、零线端N2（其位置见图3），电磁继电器9不工作，电磁继电器9的第一常开触点9-1、第二常开触点9-3保持断开，电磁继电器9的第一常闭触点9-2、第二常闭触点9-4保持闭合，第一电源插槽20的火线端L1、零线端N1不带电，防止人身触碰火线端L1、零线端N1；此种情况下，可以通过第三加热管3、第四加热管4及其组合，模拟1KW、2KW机房设备负荷。
[0039] 4、可以多台本实用新型模拟机房IT设备能耗状态的机架式单相交流负载装置并机运行，模拟更大功率的服务器、交换机、存储器、网络等主设备散热量；具体方法为：将多台负载装置放于标准机柜内，每台负载装置分别通过电源线与机柜内置PDU连接，打开每台负载装置的电源开关10，根据功率需求手动打开对应的交流断路器，可以从加热器的最小功率起步，逐步递增，模拟更大功率范围的IT主设备散热量。
[0040] 需要说明的是，在本实用新型中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0041] 本
说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0042] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
