工业应用的运行可靠性高度依赖于输入电压的稳定性。从这个意义上说,这意味着为系统选择合适的交流自动稳压器。市场上有不同类型的交流稳压器,在成本效益、可靠性和功能方面都是我们需要考量的因素。
一、什么是交流自动稳压器:
交流自动稳压器或交流自动电压调节器的设计旨在确保输出电压始终保持在预定水平,而不管输入电压可能发生的波动如何。
自动稳压器内置控制元件,可感应输出电压的变化并相应地补偿差异。因此,连接的系统始终接收恒定且稳定的电压。
二、为什么需要交流自动稳压器:
与理论描述不同,实际应用的输入电压会受到波动的影响。这可能会导致电压骤降、膨胀或闪烁,从而导致与所连接设备的额定标称电压出现偏差。
有些设备可能对电压差具有更大的容差,但其他设备即使与标称值略有偏差也可能无法正常运行。例如,与单相交流电机相比,三相交流电机对电压差的耐受性更强。
即使交流电机可以在偶尔出现电压骤降的情况下可靠运行,相应的直流控制模块也可能无法。执行器、继电器和逻辑IC等直流组件对不稳定的电压水平高度敏感。交流电源上的闪烁会影响提供给电子控制组件的稳压直流电压。
如果没有交流自动稳压器,整个系统将面临电压尖峰、骤降和波动的不确定性。由于接线阻抗,一些设施还可能会经历大幅的电压降。这可能会导致运行中断、组件寿命缩短,或者在不太关键的情况下导致性能不佳。
电压调节使企业免受代价高昂的影响,例如生产损失、废品、交货延迟和其他间接问题。安装交流自动稳压器是唯一明智的选择。
三、交流自动稳压器的常见类型:
在搜索自动交流稳压器时,您会遇到各种构建。以下是4种流行的自动稳压器及其优缺点。
1.伺服(碳刷式稳压器):
伺服稳压器又名碳刷式稳压器,因其靠伺服电机转换以改变碳刷头在调压包位置以改变输出电压而得名。
伺服稳压器通过根据负反馈电路改变变压器的绕组比来提供稳定的电压。它具有伺服电机和附加碳刷形式的移动机构。
在典型设置中,伺服自动稳压器由以下部件组成:
降压:升压变压器,部分连接到自耦变压器以实现不同的匝数比。
自耦变压器或调光器:一种环形变压器,其固定抽头连接到降压-升压变压器,可变抽头通过碳刷连接到伺服电机。
碳刷:作为移动机构,根据伺服位置移动自耦变压器。
伺服电机:接收来自控制电路的定位信号并相应地旋转其臂。
控制电路:由有源和无源元件(例如微控制器、运算放大器和逻辑IC)组成的电子电路。它对输出电压进行采样,计算所需的调整,并将相应的失调信号发送到电机。
伺服电机的工作原理:
伺服稳压器的控制电路对输出电压进行连续采样。然后,它将该值与所需输出进行比较,并决定是否需要改变绕组比。
当输出电压偏离标称值时,控制电路会向伺服电机发出信号,使其换档到新位置。然后,伺服电机将旋转其连接到碳刷的臂到自耦变压器上的新位置。
当碳刷移动时,降压-升压变压器的初级绕组和次级绕组之间的比率也会发生变化。这直接影响次级绕组上输出电压的幅度。
稳压电压,即下降在次级绕组两端的电压,连接到设备。
优点:
伺服交流自动稳压器提供高精度电压调节(通常±3%-±5%)。
伺服式稳压器可对输入电压波动做出快速响应(最快可达1.5毫秒)。
伺服稳压器能够处理浪涌电流并且可靠(最高可达最大额定电流的10倍,持续2秒)。
伺服稳压器的效率通常更高(>98%)。
最经济、物有所值的稳压设计。
缺点:
几年后需要更换碳刷。
每年维护是必要的。
笨重,因其结构限制,最大容量受限。
需不定时清洁调压包上灰尘。
工作容量出火花,使用条件件受限。
我们的看法:
伺服自动稳压器是最可靠的稳压器类型之一。投资成本中等,它们是一种经济的选择,可以提供最佳价值。
2.磁感应稳压器:
当您需要在恶劣环境中可靠运行的低维护自动交流稳压器时,磁感应稳压器是理想的选择。磁感应稳压器有时会与感应电机混淆。
磁感应调节器和感应电机在具有定子和转子的意义上是相似的。然而,感应电机可以不受限制地旋转,但磁感应交流自动稳压器旋转器的角度被限制在180度以下。
磁感应稳压器的原理是改变初级绕组和次级绕组之间的接近度。通过这样做,绕组耦合的磁通量在大小和方向上发生变化。根据两个绕组的相对位置,输出电压可以增加或减少到一定限度。
在典型设置中,磁感应稳压器具有以下组件:
初级绕组,在定子上缠绕多匝。
缠绕在活动轴或转子上的次级绕组。
将转子转动到特定角度的伺服系统。
控制电路,对适当的输出进行采样并将其发送到伺服系统。
磁感应自动交流稳压器可用于单相和三相交流电压。对于三相应用,稳压器具有3个初级和次级绕组,间隔为120度。
磁感应稳压器工作原理:
磁感应稳压器的智能源于其控制电路。微处理器以及随附的采样电路的存在使稳压器能够将输出电压与所需值进行比较。
当微处理器检测到采样输出与所需值之间的偏移时,它会移动伺服系统以补偿差异。当伺服系统获得适当的信号时,它会将次级绕组旋转到计算位置。
随着转子的移动,与初级绕组的距离和方向发生变化。这导致耦合到次级绕组的磁场增加或减少,从而导致输出电压增加或减少。
优点:
磁感应稳压器坚固可靠。
几乎免维护。
适用于恶劣和多尘的环境。
它们通常提供高精度的电压调节(通常±2%-±3%)。
对过载和功率因数不规则性具有很高的耐受性。
缺点:
成本较高。
更大的占地面积。
重量级(用于油浸式设计)
我们的看法:
当您需要超可靠、免维护且在恶劣环境或重工业应用中可靠工作的稳压器时,磁感应自动稳压器是首选。
3.固态(铁谐振稳压器):
铁磁谐振稳压器,也称为铁或恒压变压器(CVT),利用磁饱和原理来产生高精度的电压调节。
铁谐振稳压器由NicholasSolar于1938年发明,对于需要近乎完美调节的应用来说,它仍然是一个受欢迎的选择。例如,它们通常用于电源开发、有线电视和电池充电器,这些地方对电源电压偏差的容差很小。
铁铁通常将电压调节到其标称值的1%以内。铁磁谐振稳压器设计用于单相电源,但可以为三相系统放置单独的CVT。
与大多数调节器不同,CVT绝对是一种无源设备。它具有驱动至饱和的磁芯和一个储罐电路,以消除变压器在饱和状态下运行的潜在副作用。由于没有移动部件,铁谐振调节器不会受到机械磨损。
铁谐振稳压器工作原理:
在正常范围内工作的变压器将产生与输入电压成正比的输出电压。然而,铁线谐振稳压器在曲线的非线性部分工作,尽管输入电压发生巨大变化,但输出电压仍保持一致。
不涉及传感电路、机械部件或反馈回路,因为铁磁基于磁通饱和度运行。
但是,您会发现一个与一个或多个电容器并联的次级绕组,充当LC谐振电路。谐振槽可防止失真和谐波(磁芯饱和的副产品)影响稳压电压。它还用作临时储能,有助于平滑输出电压。
优点:
提供高精度电压调节。输入电压变化40%仅导致输出偏差1%-4%。
与瞬变和噪声的良好隔离。
坚固、不动的部件,可轻松使用10年以上。
缺点:
满载时效率低达93%。
笨重的设计,因为铁需要超大以处理浪涌电流。
工作温度高(高达105°C)。
更大的外壳/占地面积以补偿通风。
贵。
我们的看法:
铁磁谐振稳压器是需要稳定、高精度调节的应用的绝佳选择。
4.无触点(可控硅稳压器):
无触点可控硅稳压器器是一个不错的选择,因为它是全电子的并且没有任何机械部件。此外,与同类产品相比,无触点可控硅稳压器稳压速度更快,精度更高,更适用于复杂且恶劣的环境中。
无触点可控硅压器具有以下组件:
隔离变压器和多抽头变压器。
SCR(可控硅整流器)阵列,串联到每个抽头。
控制器电路,用于根据采样输出电压激活SCR。
无触点稳压器的工作原理:
传感电路上的微控制器对输出电压进行采样,并将其与所需值进行比较。如果存在差异,微控制器将激活连接次级绕组上抽头的SCR之一。
优点:
稳压速度快,输出精度高。
适用更复杂的恶劣环境。
适用对电压精度要求较高的设备。
无机械结构,免维护。
使用寿命长。
适用于关键应用。
简单的工程设计。
保险丝与SCR串联以防止短路。
体积小。
缺点:
SCR容易受到浪涌电流的损坏。
购买价格贵。
我们的看法
无触点可控硅稳压器是值得推荐的交流稳压器,它的安且可靠性高,后期使用成本低。是理想的稳压器选择。
四、如何选择合适的自动交流稳压器:
1.准确性:安装稳压器的主要目标之一是确保稳定一致的电压输出。因此,选择满足稳压要求的稳压器至关重要。无触点稳压器的精度在1%范围内,是所有稳压器类型更好的选择。
2.输入电压:在某些环境中,输入的交流电源可能会大幅下降。需要选择可以在输入电压范围内可靠运行的稳压器。
3.可靠性:可靠性是用电的重要要求,可控硅无触点稳压器的特性代表了它的高可靠性要求。
4.电气负载:不同的应用需要不同类型的稳压器。确定是否需要为线性、非线性或大电流负载供电,并选择最适合该工作的自动稳压器。
5.响应时间:不言而喻,电压调节的质量与响应时间一样好。一个像样的稳压器应该不会花费太多时间来稳定输出电压。如果输入电压受到持续波动,则尤其如此。
总结:
交流自动稳压器是电气应用中不可或缺的一部分。安装一个可确保设备以最佳状态运行并延长使用寿命。
我们探索了4种最常见的稳压器:伺服、磁感应、铁谐振和无触点稳压器。我们已经给出了我们的想法,即在可靠性、准确性、成本和多功能性之间取得平衡。
可控硅无触点稳压器无疑是各种应用的最佳选择。
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