什么是稳压器_稳压器的工作原理_稳压器类型和应用
稳压器也称为AVR（自动电压调节器）。稳压器的使用不仅限于从外部供电的家庭/办公设备/工业生产设备。即使是拥有柴油交流发电机形式的内部供电装置的船舶，也严重依赖这些 AVR 来保证设备的安全。
稳压器的应用已成为解决电压波动频繁不稳定的必需品。随着科学技术的发展，用电设备的多样化，现在有不同类型的稳压器，具有不同的功能和工作原理。微处理器芯片和电力电子设备等技术的最新进步改变了我们看待稳压器的方式。它们现在是全自动、智能的，并且具有许多附加功能。它们还对电压波动具有超快速响应，并允许用户远程调整电压要求，包括输出的启动/停止功能等。
一、什么是稳压器：
稳压器是一种电气设备，用于在其输出端子向负载提供恒定电压输出，而不管输入（即输入电源）有任何变化/波动，它都能把这些不稳定的电压转换为额定的电压输送给设备，以保障设备能正常使用。
二、稳压器的作用：
稳压器的基本目的是保护电气/电子设备（例如空调、冰箱、电视等）免受电压浪涌/波动、过压和欠压条件造成的可能损坏。而后随着工业生产力的不断发展，工业设备越来越大型化，复杂化，稳压器也随之越来越大型化，工业化。目前在中国，稳压器已走向工业级。面向国内业设备，功率也从10KVA到3000KVA。
三、稳压器的分类：
我们可以看到市场上有不同类型的稳压器。许多制造商都提供模拟和数字自动电压稳定器。由于竞争的加剧和人们对安全装置的认识不断提高。根据应用类型的需要，这些稳压器可以是单相（输出 220-230 伏）或三相（输出 380/400 伏）。所需稳定输出的调节是通过其内部电路执行的降压和升压方法来完成的。三相稳压器有两种不同的型号，即平衡负载和不平衡负载。
它们也有不同的 KVA 额定值和范围。正常范围的稳压器可以确保 200-240 伏的稳定输出电压，并从 180 伏到 270 伏的输入电压馈送提供 20-35 伏升压/降压。而宽范围稳压器可以确保 190-240 伏的稳定输出电压，并从 140 伏到 300 伏的输入电压范围内提供 50-55 伏升压降压。
它们还可用于各种应用，例如用于电视、冰箱、微波炉等小型设备的专用稳压器，到用于整个家用电器的单个大型设备。
除了基本的稳压功能外，现有的稳压器还具有许多有用的附加功能，如过载保护、零电压切换、频率变化保护、电压切断显示、输出启动和停止设施、手动/自动启动、电压切断等。
稳压器是非常高能效的设备（效率为 95-98%）。它们消耗的功率非常少，通常为最大负载的 2% 到 5%。
四、使用稳压器的重要性：
所有电气/电子设备的设计和制造都是为了在典型的电源电压（称为标称工作电压）下以最大效率运行。根据设计的安全操作极限，电气/电子设备的工作范围（最佳效率）可能被限制在±5%、±10%或更大。
由于许多问题，我们得到的输入电压电源总是容易波动，导致输入电压电源不断变化。这种变化的电压是降低设备效率以及增加故障率的主要因素。
1．电压波动引起的问题:
请记住，对于电气/电子设备来说，没有什么比经过过滤、受保护且稳定的电源馈送更重要的了。为了使设备以最优化的方式执行其预期功能，非常需要正确且稳定的电压供应。稳压器可以确保无论波动有多大，设备都能获得所需的稳定电压。因此，对于任何希望获得最佳性能并保护其设备免受电源中存在的不可预测的电压波动、浪涌和噪声影响的人来说，稳压器是一种非常有效的解决方案。
与UPS一样，稳压器也是保护电气和电子设备的资产。无论您住在哪里，电压波动都很常见。造成电压波动的原因可能有多种，例如电气故障、接线错误、雷击、短路等。这些波动可能以过压或欠压的形式出现。
2．持续/反复出现的过电压对家用电器的影响：
它可能会对所连接的设备造成永久性损坏；
否则可能会损坏绕组绝缘；
这可能会导致不必要的负载中断；
它可能会导致电缆或设备过热；
它可能会降低设备的使用寿命。
3．持续/反复欠压对家用电器的影响：
否则可能会导致设备故障；
这可能会导致设备效率低下；
在某些情况下，设备可能需要额外的时间才能执行相同的功能；
它可能会降低设备的性能；
它可能会导致设备消耗大电流，从而进一步导致过热。
五、稳压器降压和升压操作的工作原理：
稳压器的基本工作是执行两个必要的功能，即降压和升压功能。降压和升压功能只不过是在过压和欠压情况下调节恒定电压。该降压和升压功能可以借助选择器开关手动执行，或者借助附加电子电路自动执行。
在过压情况下，降压功能会进行必要的电压强度降低。同样，在欠压情况下，升压功能会增加电压强度。这两个功能作为一个整体的想法是保持相同的电压输出。
电压稳定涉及从初级电压源增加或减少电压。为了执行此功能，稳压器使用变压器连接到各种所需配置的开关继电器。很少有电压稳定器使用在其绕组上具有各种抽头的变压器来提供各种电压校正，而少数电压稳定器（例如伺服电压稳定器）包含自耦变压器以提供所需的校正范围。
六、降压和升压功能在稳压器中的工作原理：
1．稳压器中的降压功能：
稳压器中降压功能的电路图
上图描述了“降压”功能中变压器的连接。在降压功能中，变压器次级线圈的极性以这样的方式连接，即施加到负载的电压是初级线圈和次级线圈电压相减的结果。
稳压器中有开关电路。每当检测到主电源过压时，负载的连接就会在开关/继电器的帮助下手动/自动切换到“降压”模式配置。
2．稳压器中的升压功能：
稳压器升压功能电路图
上图描述了升压功能中变压器的连接。在升压功能中，变压器次级线圈的极性连接方式使得施加到负载的电压是初级线圈和次级线圈电压相加的结果。
七、降压和升压配置如何自动工作：
这是 02 级稳压器的示例。该稳压器使用 02 个继电器（继电器 1 和继电器 2）在过压和欠压情况下为负载提供稳定的交流电源。
稳压器中自动降压和升压功能的电路图
在02级稳压器电路图中（如上所示），继电器1和继电器2用于在不同的电压波动情况（即过压和欠压）下提供降压和升压配置。例如 – 假设交流输入为 230 伏交流电，所需输出也是恒定的 230 伏交流电。现在，如果您具有 +/- 25 伏降压和升压稳定性，则意味着您的稳压器可以在输入交流电源的 205 伏（欠压）和 255 伏（过压）之间提供恒定的所需电压（230 伏） 。
在使用抽头变压器的稳压器中，抽头点是根据需要降压或升压的电压量来选择的。在这种情况下，我们有不同的电压范围可供选择。而在使用自耦变压器的稳压器中，伺服电机和滑动触点一起用于获得所需的降压或升压电压。由于自耦变压器只有一个绕组，因此需要滑动接触。
八、稳压器的分类：
最初，手动操作/选择开关操作的稳压器进入市场。这些类型的稳定器使用机电继电器来选择所需的电压。随着技术的进步，附加的电子电路出现，电压稳定器变得自动化。然后是基于伺服的电压稳定器，它能够连续稳定电压，无需任何手动干预。现在，还可以使用基于 IC/微控制器的稳压器，它们也可以执行附加功能。
电压稳定器大致可分为三种类型。他们是：继电器式稳压器、伺服电机（碳刷式）稳压器、（可控硅）无触点稳压器。
1．继电器式稳压器：
在继电器型稳压器中，电压是通过开关继电器来调节的。继电器用于连接不同配置的次级变压器以实现降压和升压功能。
继电器式稳压器它有一个带抽头的变压器、继电器和电子电路板。电路板包含整流电路、放大器、微控制器单元及其他配套元件。
电子电路板将输出电压与参考电压源进行比较。一旦它检测到输入电源超出参考值的任何上升或下降，它就会切换相关继电器以连接降压/升压功能所需的抽头。
继电器型稳压器通常可稳定±15%的输入波动，输出精度在±5%至±10%之间。
A．继电器式稳压器的用途/优点：
继电式稳定器主要用于住宅/商业/工业用途的低额定功率电器/设备。
它们的成本更低。
它们尺寸紧凑。
B．继电器型稳压器的局限性
与其他类型的稳压器相比，它们对电压波动的响应有点慢；
不耐用、可靠性低；
无法承受高压浪涌，因为它们的波动容限较小；
在电压稳定的同时，供电路径的转换可能会造成供电的轻微中断。
2．伺服电机（碳刷式）稳压器：
伺服电机稳压器中，电压调节是在伺服电机的帮助下完成的。它们也称为伺服稳定器。它们是闭环系统。
A．伺服电机（碳刷式）稳压器工作原理：
在闭环系统中，输出保证负反馈（也称为误差馈送），以便系统可以确保实现所需的输出。这是通过比较输出和输入信号来完成的。如果所需输出高于/低于所需值，则输入源调节器将收到错误信号（输出值-输入值）。然后，该调节器将再次生成信号（正信号或负信号，具体取决于所实现的输出值）并将其馈送到执行器，以使输出达到精确值。
由于其闭环特性，基于伺服的电压稳定器用于非常敏感并且需要精确的输入电源（±01%）来执行预期功能的电器/设备。
伺服电机（碳刷式）稳压器，它有伺服电机、自耦变压器、“降压和升压”（抽头）变压器、电机、电子电路板和其他支撑部件。
在伺服稳压器中，“降压和升压”（抽头）变压器的初级线圈的一端连接到自耦变压器的固定抽头，初级线圈的另一端连接到移动臂，该移动臂是由伺服电机控制。“降压和升压”变压器的次级线圈的一端连接到输入电源，另一端连接到稳压器的输出。
电子电路板将输出电压与参考电压源进行比较。一旦它检测到输入电源超出参考值的任何上升或下降，它就会开始操作电机，进一步移动自耦变压器上的臂。
随着自耦变压器上的臂移动，“降压和升压”变压器初级线圈的输入电压将变为所需的电压输出。伺服电机将继续旋转，直到参考电压值与稳定器输出之间的差异变为零。这个完整的过程在几毫秒内发生。今天的基于伺服的稳压器配备了基于微控制器/微处理器的控制电路，为用户提供智能控制。
B．伺服电机（碳刷式）稳压器的类型：
单相伺服电压稳定器：在基于单相伺服的稳压器中，电压稳定是通过连接到可变变压器的伺服电机来实现的。
三相平衡式伺服稳压器：在三相平衡型伺服电压稳定器中，电压稳定是通过连接到03自耦变压器的伺服电机和公共控制电路来实现的。改变自耦变压器的输出以实现稳定。
三相不平衡型伺服稳压器：在三相不平衡型伺服稳压器中，电压稳定是通过连接到 03 个自耦变压器和 03 个独立控制电路（每个自耦变压器一个）的伺服电机来实现的。
C．伺服稳压器的用途/优点：
它们对电压波动有快速响应；
它们具有高稳压精度；
他们非常可靠；
它们可以承受高压浪涌。
D．基于伺服的稳压器的局限性：
他们需要定期维护；
为了消除误差，需要对准伺服电机。伺服电机的对中需要熟练的双手。
3．无触点（可控硅）稳压器：
无触点（可控硅）稳压器基于伺服电机（碳刷式）稳压器和继电器式稳压器的基础，无触点（可控硅）稳压器没有机械移动部件和继电器跳转部件。它使用电力电子转换器电路来稳定电压。无触点（可控硅）稳压器具有非常高的精度，电压稳定度在±1%以内。
无触点（可控硅）稳压器包含“降压和升压”变压器、绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 电源转换器、微控制器、微处理器和其他重要组件。
A．无触点（可控硅）稳压器工作原理：
微控制器/微处理器使用“脉宽调制”技术控制 IGBT 功率转换器产生所需的电压电平。在“脉宽调制”技术中，开关模式电源转换器使用功率半导体开关（例如 MOSFET）来驱动变压器以获得所需的输出电压。然后将生成的电压施加到“降压和升压”变压器的初级线圈。IGBT 功率转换器还控制电压的相位。它可以生成与输入电源同相或 180 度异相的电压，从而使其能够根据输入电源电平的上升或下降来控制是否需要增加或减少电压。
一旦微处理器检测到电压电平下降，它就会向 IGBT 功率转换器发送脉宽调制信号。IGBT功率转换器相应地产生与输入电源减小的电压差相似的电压。该产生的电压与输入电源同相。然后该电压被馈送到“降压和升压”变压器的初级线圈。由于“降压&升压”变压器的次级线圈连接到输入电源，因此次级线圈中感应的电压将添加到输入电源。因此，稳定的升高电压将提供给负载。
同样，一旦微处理器检测到电压电平上升，它就会向 IGBT 功率转换器发送脉宽调制信号。IGBT功率转换器相应地产生与输入电源减小的电压差相似的电压。但这一次，产生的电压将与输入电源异相 180 度。然后该电压被馈送到“降压和升压”变压器的初级线圈。由于“降压和升压”变压器的次级线圈连接到输入电源，因此现在将从输入电源中减去次级线圈中感应的电压。因此，稳定的降低电压将被提供给负载。
B．静态稳压器的用途/优点：
尺寸紧凑；
对电压波动的响应速度极快；
具有非常高的稳压精度；
由于没有机械移动部件，因此无需维护；
质量可靠；
效率高。
C．静态稳压器的局限性
与同行相比，它们的成本较高。
九、稳压器和稳压器的区别：
嗯..两者听起来都一样。它们也执行相同的稳定电压的功能。然而，他们的做法带来了差异。
稳压器和电压调节器的主要功能区别是：稳压器是一种向输出提供恒定电压而输入电压没有任何变化的设备。然而，电压调节器是一种在负载电流不发生任何变化的情况下向输出提供恒定电压的装置。
十、如何选择最佳的稳压器：
购买稳压器时需要考虑各种因素。否则，您可能会得到性能不佳或性能过高的稳压器。性能过度不会造成伤害，但会花费额外的钱。那么为什么不选择一个既能满足您的要求又能节省钱的稳压器呢？
1．在选择稳压器时起着重要作用的各种因素：
设备（或一组设备）的功率要求；
电器类型；
您所在地区的电压波动水平；
稳压器类型；
您需要的稳压器工作范围；
过压/欠压切断；
稳定/控制电路类型；
稳压器的安装类型。
2．稳压器的分步选择购买指南：
以下是为择最佳稳压器必须遵循的基本步骤：
检查您需要稳压器的设备额定功率。额定功率以贴纸或铭牌的形式显示在设备背面。单位为千瓦 (KW)。一般情况下，稳压器的额定功率以KVA为单位。将其转换为千瓦 (KW)。
（千瓦=千伏安×功率因数）
考虑保持稳定器额定功率 25-30% 的附加功率。这将为以后提供额外的选择，以便将来添加任何设备。
检查电压波动范围限值内。如果稳压器的稳压范围适合您的需要，就可以继续。
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