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稳压器的工作原理及使用稳压器的重要性


冰箱、空调、电视机、熔炉设备、微型烤箱、音乐系统、洗衣机等都有稳压器是很常见的。使用稳压器的主要目的是保护设备免受电压波动的影响。如果电压低于或高于电器可接受的运行范围值时,设备将发生故障或可能在更糟糕的条件下运行,甚至可能损坏。所以在家庭和工业应用中,通常采用自动稳压器来保持特定设备的电压恒定。


一、什么是稳压器:

顾名思义,如果电源电压在给定范围内变化或波动,稳压器会稳定或调节电压。稳压器是一种在过压和欠压条件下向负载提供恒定电压的电器。该器件检测这些电压条件,并相应地将电压带到所需范围。

稳压器提供了一种调节负载电源电压的方法。这些并不意味着提供恒定的电压输出;相反,它在可接受的电压范围内运行负载或系统。稳定器由自耦变压器/变压器、整流单元、比较器、开关电路和继电器组成。在现代数字类型稳定器的情况下,微控制器或微处理器用作中央控制单元。当今市场上有来自不同制造商的不同类型的稳压器。稳压器具有不同的功率额定值,适用于正常范围±15%的输入电压波动值进行稳定,或者可以接受更宽范围的输入电压波动值参数的定做。它们可作为专用稳定器用于各种家庭以及空调、液晶电视/LED 电视、冰箱、音乐系统、洗衣机等工业电器,也可作为单个大型装置用于所有电器。

稳压器消耗的功率非常少,通常约为最大负载(即稳压器的额定值)的 2% 至 5%。这些是高效率器件,通常为95%至98%。

稳压器.jpg

二、三相稳压器

这些可以是单相或三相稳压器。非数字和数字自动电压稳压器,无论是哪种稳压器,大随着科技术的不断发展,现代稳压器除了提供基本的稳定电压功能以外,还附加了一其它的一些功能,包括过压保护、过载保护、零电压开关、频率变化保护、电压切断显示等。

三相无触点稳压器.jpg

三、使用稳压器的重要性:

电压波动是一件司空见惯的事情,大我们使用的电源中,其实电压都是波动不稳定的,只是在我们国家,大力发展电能的基础,以及一些设备在电源转换上,加入了一些波动范围的控制,所以对于日常生活的办公中我们才对电压的波动感觉不到,通常超过或低于某些标准规定的电压时,我们才会感觉到电压波动。

在一些国家,单相配电为 230 伏,三相配电为 415 伏。在这种情况下,所有电器(特别是单相)设计为在220至240V的电压范围内工作。根据电力标准,某些国家可接受的电压范围为 220 ± 10V。而且,许多电器可以承受这个电压波动范围。但在大多数地方,电压波动非常普遍,通常在 170 到 270V 的范围内。这些电压波动可能对电器产生重大不利影响。在照明设备的情况下,低压降会降低流明输出(照明),这将进一步缩短灯的使用寿命。交流电机产生的扭矩较小,因此在低电压下产生速度较小,并且在过压期间产生比预期更高的速度。这会降低电机寿命,并在高电压下造成绝缘损坏。在感应加热的情况下,低电压会减少热量输出,从而导致负载在低于预期温度的温度下运行。在电视和无线电传输中,电压降会降低传输质量,还会导致其他电子元件的故障。冰箱是交流电机驱动的电器,在电压降条件下会消耗大电流,这可能导致绕组过热。为了克服上述电压变化的影响,需要电压稳压器。


四、稳压器的基本工作原理:

电压调节有两个不同的目的,过压和欠压条件。从欠压条件下增加电压的过程称为升压操作,而从过压条件下降低电压的过程称为降压操作。这两个主要操作在每个稳压器中都是必不可少的。

如上所述,稳压器的组件包括变压器、继电器和电子电路。如果稳定器检测到输入电压的压降,则使能电磁继电器,从而从变压器增加更多电压,从而补偿电压损失。当输入电压超过正常值时,稳定器激活另一个电磁继电器,使其扣除电压以维持电压的正常值。


1.稳压器的升压操作:

这里,电源电压被提供给变压器,变压器通常是降压变压器。该变压器的连接方式是将次级输出添加到初级电源电压中。

在低电压条件下,稳压器中的电子电路切换相应的继电器,使得该附加电源(输入电源+变压器次级输出)施加到负载上。

2.稳压器的降压操作:

在降压操作中,降压变压器的次级连接方式是从输入电压中扣除次级输出电压。因此,在输入电压上升的情况下,电子电路切换继电器,继电器将扣除的电源电压(即输入电压-变压器二次电压)切换到负载电路。

在正常电压工作条件下,电子电路将负载完全切换到输入电源,无需任何变压器电压。这些降压、升压和正常操作对于所有稳定器都是相同的,无论是普通型还是伺服机构型稳定器。除了这两个主要操作外,稳压器还执行较低和较高的电压切断操作。


五、稳压器的工作原理:

下图显示了稳压器的工作模型,该稳压器包含一个降压变压器(通常在次级上设有抽头)、整流器、运算放大器/微控制器单元和一组继电器。

稳压器原理.jpg

在这种情况下,运算放大器的调谐方式使其能够检测各种设定电压,例如较低的截止电压、升压条件电压、正常工作电压、较高的截止电压和降压工作电压。一组继电器的连接方式是,它们在较高和较低的截止电压下跳闸负载电路,并且还将降压和升压电压切换到负载电路。降压分接变压器具有不同的次级分接电压,有助于操作不同电压的运算放大器,并分别用于升压和降压运算的加减电压。整流电路将交流电源转换为直流电源,以通电整个电子控制电路以及继电器线圈。假设这是 1 KVA 单相稳定器,可为 200 至 245 的电压范围提供稳定,对于 20 至 35 V 的输入电压,升压-降压电压为 180-270 V。如果输入电源为 195 V,则运算放大器为升压继电器线圈通电,以便向负载提供 195 + 25 = 220V。如果输入电源为260 V,则相应的运算放大器为降压继电器线圈供电,以便为负载提供260-30 = 225 V。

如果输入电压低于180 V,相应的运算放大器会开关降低继电器线圈的截止频率,使负载与电源断开。

如果电源电压超过270 V,则相应的运算放大器会为更高截止的继电器线圈供电,因此负载将从电源端接。

所有这些值都是近似值;它可能因应用而异。通过这种方式,稳定器在不同的电压条件下工作。




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