穩(wěn)壓器的概念

　　穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備。穩(wěn)壓器由調(diào)壓電路、控制電路、及伺服電機等組成。當(dāng)輸入電壓或負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，然后驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，使調(diào)壓器碳刷的位置改變，通過自動調(diào)整線圈匝數(shù)比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。

　　穩(wěn)壓器工作原理

　　1、單相補償式穩(wěn)壓器

　　下圖為帶補償式單相交流穩(wěn)壓器原理圖，它主要由調(diào)壓變壓器T1和補償變壓器T2組成。

　　從上圖中可以看出，補償變壓器低壓側(cè)的線圈串聯(lián)在穩(wěn)壓器的主回路中，所以這種穩(wěn)壓器輸出的能量主要是通過補償變壓器的低壓側(cè)線圈直接給輸出負載的，只要把補償變壓器的二次線圈的線徑做得足夠大，穩(wěn)壓器的功率就可以做得很大。

　　調(diào)壓變壓器T1只要負擔(dān)輸入電壓與輸出電壓的差額部分，按穩(wěn)壓器可允許的輸入變化范圍的大小不等，調(diào)壓變壓器T1的功率大小往往是穩(wěn)壓器實際容量的幾分之一，這由穩(wěn)壓器的配比這個參數(shù)來決定調(diào)壓變壓器的大小。

　　2、單相SVC直接調(diào)壓穩(wěn)壓器

　　如下圖所示，為單相SVC直接調(diào)壓穩(wěn)壓器的工作原理圖，其主要工作原理如下：

　　A點為單相穩(wěn)壓器輸入側(cè)，B點為輸出側(cè)。其實這一類用調(diào)壓器直接調(diào)壓式的穩(wěn)壓器就是利用自耦變壓器的原理做成的。

　　這種穩(wěn)壓器的取樣電路時刻監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出兩點間電壓，輸出電壓升高時，控制電機朝自耦變壓器降壓的方向移動（A點所對應(yīng)的箭頭向上移動），當(dāng)輸出電壓達到所要的電壓時，停止控制電機運動。反之控制電路則控制電機朝自耦變壓器升壓的方向轉(zhuǎn)動（A點所對應(yīng)的箭頭向下移動），直至達到所要的電壓時停止。

　　穩(wěn)壓器的類型與優(yōu)缺點

　　一、自動穩(wěn)壓器

　　這種穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但可靠性差。因為它是靠碳刷的移動（滑動或滾動）來穩(wěn)壓的。控制電路根據(jù)輸出設(shè)定的情況，來控制M點上下移動，以使輸出電壓符合負載的要求。這種電路的缺點就是可靠性低和動態(tài)響應(yīng)速度慢，不隔離干擾。碳刷在不斷的移動中會慢慢變薄直至損壞，在濕度很大的情況下壽命縮短會更快。由于是機械運動，所以動態(tài)響應(yīng)慢，這將會導(dǎo)致瞬間電壓的突升與突降，損壞后面的設(shè)備。

　　比如當(dāng)輸入電壓下降15%，即220V下降到187V時，為了保證輸出仍為220V，M就必須上滑至N點，這時的變化就是220：187=1.18，這時如果有一個大型的感性負載突然下載，造成市電電壓突然產(chǎn)生一個300V的浪涌，由于M點的機械惰性而來不及移動，在輸出端就會出現(xiàn)一個354V的高電壓，輕則使UPS電池放電，重則燒毀UPS輸入電路。反之，如果有一個大型的感性負載突然加載，也將會出現(xiàn)一個100V的凹陷，也會導(dǎo)致UPS的電池放電。

　　二、凈化電源交流穩(wěn)壓器

　　這種交流穩(wěn)壓器的出現(xiàn)主要是代替原來的電磁補償式614型穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓器的原理是根據(jù)雙向可控硅導(dǎo)通角度的不同而形成不同的等效電感量，使輸出對輸入的變化進行補償原理而進行穩(wěn)壓的。這種電源的穩(wěn)定度較高，可達到0.1%，效率也較高，可達97%，輸出電壓波形失真度較小，可達到0.2%。這種穩(wěn)壓器的可靠性很高，有隔離干擾的能力。由圖中還可以看出，主電路中沒有功率管，都是電感和電容等無源器件，惟一的一只半導(dǎo)體器件還是可靠性很高的雙向可控硅。但這種電路的缺點是調(diào)節(jié)范圍窄，一般只適應(yīng)額定電網(wǎng)電壓的±10%，功率不容易做大，這顯然無法滿足電信部門的要求，所以一般不在考慮范圍之內(nèi)。

　　三、參數(shù)穩(wěn)壓器

　　1、參數(shù)穩(wěn)壓器的工作原理

　　參數(shù)穩(wěn)壓器是早期應(yīng)用比較普遍的穩(wěn)壓器，這是一種根據(jù)鐵磁諧振原理進行穩(wěn)壓的電路。它的優(yōu)點是整個電路沒有一個半導(dǎo)體元件，是由變壓器和電容構(gòu)成的電路，所以可靠性比較高，由于參數(shù)穩(wěn)壓器是工作在諧振狀態(tài)，所以隔離干擾的能力比較強。圖4示出了參數(shù)穩(wěn)壓器的工作原理。由于該電路用得較多，出現(xiàn)的問題也很多，在這里做一較詳細地介紹。目的是了解它的優(yōu)缺點，以達到更理性地使用。如圖4為參數(shù)穩(wěn)壓器的電路原理圖，其等效電路是一只電感與一只電容串聯(lián)。

　　2、參數(shù)穩(wěn)壓器優(yōu)點：

　　A、參數(shù)穩(wěn)壓器在諧振時由于是工作在飽和狀態(tài)，所以外來的干擾不會引起飽和電流的變化，于是就將干擾隔離了。

　　B、由于輸入電壓升高的部分全部加到電容器上，所以允許輸入電壓轉(zhuǎn)換范圍較大。

　　C、由于電路中沒有電子元件，所以可靠性較高。

　　3、參數(shù)穩(wěn)壓器的缺點：

　　A、由于是工作在飽和狀態(tài)，所以自身功耗大，效率低。

　　B、由于是諧振在市電頻率，所以對頻率的變化非常敏感，一旦市電頻率發(fā)生變化，就會造成停振，一旦停振，其儲存在電感中3倍以上的無功功率就會瞬間釋放，形成上千伏的高壓脈沖向外傳輸，擊毀其附近的設(shè)備。國內(nèi)某電信部門的多次UPS起火均由它造成。

　　C、由于是諧振在市電頻率，如果后面是整流負載，整流產(chǎn)生的諧波也會導(dǎo)致電路停振。根據(jù)有關(guān)科研機關(guān)的測試，這時參數(shù)穩(wěn)壓器的容量要數(shù)倍于后面的負載（典型實驗是10倍）。上述電信部門的多次UPS起火就是因為參數(shù)穩(wěn)壓器的容量過小：譬如一個是15KVA的參數(shù)穩(wěn)壓器帶16KVA的UPS，一個是30KVA的參數(shù)穩(wěn)壓器帶40KVA的UPS，在幾十套配套設(shè)備中幾乎無一幸免。

　　D、由于在電路工作是內(nèi)部儲存了大量的無功功率，所以輸入功率因數(shù)低，不能充分利用輸入的市電，占用了寶貴的電能資源。

　　參數(shù)穩(wěn)壓器使用比較成功的地方大都是容量比較大的地方或條件比較好的地方。所以這種電源要謹慎使用，尤其是在電信部門這樣要求較高的地方更要謹防隱患。

　　穩(wěn)壓器的作用

　　1、對電壓要求較高的精密儀器起到保護作用;

　　2、標(biāo)準(zhǔn)較高的實驗室（化驗室）的實驗設(shè)備（化驗設(shè)備）j均配備穩(wěn)壓器，確保實驗（化驗）數(shù)據(jù)的精度等級（準(zhǔn)確）;

　　3、醫(yī)院、國防、工廠、學(xué)校、金融等部門關(guān)鍵設(shè)備均配備穩(wěn)壓器，確保設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和安全性。等等總之各個行業(yè)的關(guān)鍵部門對自己的關(guān)鍵用電設(shè)備都應(yīng)用穩(wěn)壓器。

　　穩(wěn)壓器的操作方法

　　開關(guān)

　　“開/關(guān)”或“停機”功能使穩(wěn)壓器能夠在帶電的情況下打開或關(guān)閉。盡管在“關(guān)閉”或“停機”模式下，穩(wěn)壓器的供給電流因為輸出被禁用而降至一個較低的級別，但是內(nèi)部偏置電路仍處于運行狀態(tài)。

　　當(dāng)重新啟用之后，穩(wěn)壓器將以比輸入電壓關(guān)閉又打開的情況下快得多的速度重新對輸出電壓進行穩(wěn)壓。

　　如果顯示在”開”的狀態(tài)，則穩(wěn)壓器將被邏輯高電平啟動。否則，將被邏輯低電平啟動。

　　調(diào)整

　　在開關(guān)穩(wěn)壓器和開關(guān)電容式轉(zhuǎn)換器中，使用一個內(nèi)部振蕩器來設(shè)置輸出晶體管的開關(guān)頻率。

　　該開關(guān)頻率的值可以確定轉(zhuǎn)換器中使用的某些外部組件，確定轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪音的頻率，并影響轉(zhuǎn)換器的性能。

　　某些轉(zhuǎn)換器允許通過調(diào)整內(nèi)部震蕩器頻率（“頻率調(diào)整”）或通過同步振蕩器與外部電源（“同步”）來更改開關(guān)頻率。

　　一般來說，通過提高開關(guān)頻率，可以在轉(zhuǎn)換器輸出級中使用較小的部件（電容器，感應(yīng)器）。

　　這可能降低轉(zhuǎn)換器的效率，因為增加了開關(guān)損耗，除非同時使用更高質(zhì)量的部件。性能良好的更高頻率的轉(zhuǎn)換器將比頻率較低的轉(zhuǎn)換器具有更快的瞬時響應(yīng)。

　　如果一個板上有幾個轉(zhuǎn)換器，則通常最好將它們同步到一個公共源。這可以控制整個批量產(chǎn)生的噪音，并盡量減小可能產(chǎn)生的任何“敲擊頻率”。

　　這個問題對于高功率轉(zhuǎn)換器（例如5W或更高功率）通常很重要。在許多情況下，開關(guān)頻率只能從其預(yù)設(shè)值增加。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表將標(biāo)出該功能的頻率范圍。

　　錯誤標(biāo)記

　　錯誤標(biāo)記是一個集電極開路輸出，當(dāng)經(jīng)過穩(wěn)壓的輸出電壓低于額定輸出電壓5%（典型的）時，它會發(fā)出一個信號。開始時，錯誤標(biāo)記為低，直到輸出電壓達到額定輸出電壓的95%為止。在一些情況下，電源轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的錯誤標(biāo)記會有延遲。這個延遲是由外部電容器設(shè)置的，并可用作開機重置功能將微處理器重新設(shè)置為加電。如果顯示狀態(tài)“錯誤”，輸出電壓為低情況使得集電極開路的輸出為高（標(biāo)記晶體管顯示OFF）。當(dāng)輸出電壓在額定電壓上下5%范圍以內(nèi)時，此標(biāo)記輸出為低。

　　容量曲線

　　自耦式穩(wěn)壓器（單相0.5kVA~3kVA、10k臥式及以下，三相9kVA及以下）當(dāng)輸入相電壓低于198V時，輸出容量就開始下降；輸入相電壓等于160V時，下降到穩(wěn)壓器額定容量的50%。所以在電源電壓的低端特別要注意減輕負載降額使用，以免使穩(wěn)壓器過載燒毀；

　　自耦式穩(wěn)壓器能夠同時輸出220V和110V兩種電壓。但即使是全部由110V輸出時，穩(wěn)壓器所帶負載也不能超過額定容量的50%，否則就是過載使用。

　　⒈將穩(wěn)壓器輸入接到配電板上，并在用戶配電板上安上符合本儀器功率保率的保險絲，以確保用電安全。

　　⒉將用電設(shè)備的電源接到本儀器的輸出端子上，注意用電器的額定輸入電壓值應(yīng)與穩(wěn)壓器的輸出一致，切勿接錯。

　　⒊先開啟穩(wěn)壓器的電源開關(guān)，工作指示燈亮。觀察電壓表指示值是否正常。輸出電壓正常時，再開啟用電設(shè)備電源開關(guān)，本穩(wěn)壓器即能自動調(diào)整電壓，正常供電。

　　⒋當(dāng)用電設(shè)備長期不用時，請關(guān)閉用電設(shè)備的電源開關(guān)，以減少耗電和延長穩(wěn)壓器的使用壽命。

　　⒌穩(wěn)壓器不得過載使用。市電電壓較低時，輸出容量減少，應(yīng)相應(yīng)減少穩(wěn)壓器負載。

　　⒍當(dāng)選用電器有冰箱、空調(diào)、水泵等有電機運轉(zhuǎn)的設(shè)備時，應(yīng)選擇3倍以上容量的穩(wěn)壓器，以免設(shè)備啟動電流超過穩(wěn)壓器保險絲電流或過流保護斷路器電流使穩(wěn)壓器保險絲熔斷或斷路器跳閘或壓降太大而無法工作。

　　⒎與穩(wěn)壓器連接的導(dǎo)線應(yīng)有足夠載面，防止發(fā)熱和減少壓降。容量2KVA以上的穩(wěn)壓器采用端子連接，應(yīng)選用單根銅質(zhì)導(dǎo)線，并盡量擰緊端子螺絲，防止連接處發(fā)熱。

　　⒏無論是單相或三相穩(wěn)壓器，在接好所有輸入輸出線后，應(yīng)先關(guān)掉負載的電源開關(guān)，再開啟穩(wěn)壓器，檢查輸出電壓正常后，再開啟負載的電源開關(guān)。

　　穩(wěn)壓器的使用注意事項

　　1、先開啟穩(wěn)壓器的電源開關(guān)，工作指示燈、延時指示燈亮，無電輸出，3-7秒后即送電，觀察指示燈是否正常指示220V。輸出電壓正常（220V）左右時，再開啟用電設(shè)備電源開關(guān)。本穩(wěn)壓器即能自動調(diào)整電壓，正常供電。

　　2、當(dāng)用電設(shè)備長期不用時，請關(guān)閉用電設(shè)備的電源開關(guān)，并關(guān)閉穩(wěn)壓器的電源開關(guān)，以減少耗電和延長穩(wěn)壓器使用壽命。

　　3、穩(wěn)壓器不得過載使用。市電電壓較低時，輸出容量減少，應(yīng)相應(yīng)減少穩(wěn)壓器的負載。

　　4、當(dāng)用電器有冰箱、空調(diào)、水泵等有電機運轉(zhuǎn)的設(shè)備時，應(yīng)選擇3倍以上的容量的穩(wěn)壓器，以免設(shè)備啟動電流超過穩(wěn)壓器保險絲電流或過流保護斷路器電流使穩(wěn)壓器保險絲熔斷或斷路跳閘而無法工作。

　　5、與穩(wěn)壓器連接的導(dǎo)線應(yīng)有足夠截面，防止發(fā)熱和減少降壓。容量2KVA以上的穩(wěn)壓器采用端子連接，應(yīng)選用單根銅質(zhì)導(dǎo)線，并盡量擰緊端子螺絲，防止連接處發(fā)熱。

　　6、部分穩(wěn)壓器面板上設(shè)有電壓檢測按鈕，按入按鈕電壓表指示輸入電壓，可直接觀察市電狀況。

　　無論是單相或三相穩(wěn)壓器，在接好所有輸入輸出線后，應(yīng)先關(guān)掉負載（用電器）的電源開關(guān)，再開啟穩(wěn)壓器，檢查輸出電壓正常后，再開啟負載的電源開關(guān)。