交流穩壓器的分類及工作原理

交流穩壓器工作原理

一.穩壓器的分類
按調壓方式不同分類可分為
油浸式穩壓器：即感應式油式穩壓器
干式穩壓器：有接觸式調壓穩壓器和無觸點穩壓器

二.穩壓器的分類
按電源使用環境不同分類可分為兩類
單相交流穩壓器
三相交流穩壓器

三.以干式接觸式調壓穩壓器為例分析穩壓器工作原理:
單相交流穩壓器原理分析
1.單相直接調壓穩壓器原理分析

A點為單相穩壓器輸入側，B點為單相穩壓器的輸出側.其實這一類用調壓器直接調壓式的穩壓器就是利用自耦變壓器的原理做成的.圖中AN側就是自耦變壓器的輸入側，BN側就是自耦變壓器的輸出側，如果輸入電壓高于輸出設置點220V時，這個自耦變壓器就工作在降壓狀態，如果輸入電壓低于220V時，這個自耦變壓器就工作在升壓狀態.(圖中所示就是處在降壓狀態)這種穩壓器不同于自耦變壓器的主要是輸入點A是可以由0V到250V之間任意滑動.這樣就可以隨時調整輸入電壓的輸入點來滿足輸出電壓的恒定.一般我們把輸入側A點叫做滑臂，它由電機通過減速裝置來驅動，電機的轉向由穩壓控制電路來控制完成.穩壓器的取樣電路時刻監視穩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，(如圖二)當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動.(圖三)達到所要的電壓時停止.

此類穩壓器的容量大小全部由這個輸出電壓可以變壓器的自耦變壓器來承擔，但由于它制造工藝的影響，它不能做得很大，只能適應小功率的場合.要相把穩壓器的功率做得更大，就要加入補償變壓器來實現穩壓器的功率擴大

2.單相補償式穩壓器原理分析(圖四)。

上圖為帶補償式單相交流穩壓器原理圖.主要由調壓變壓器T1和補償變壓器T2組成.從圖中可以看出，補償變壓器的低壓側線圈串聯在穩壓器的主回路中，那么，這種穩壓器輸出的主要能量是通過補償變壓器的低壓側線圈直接加給輸出負載的.只要把補償變壓器的二次線圈的線徑作得足夠大，穩壓器的功率就可以做得很大.調壓變壓器T1只要負擔輸入電壓與輸出電壓的差額部分，按穩壓器可允許的輸入變化范圍的大小不等，調壓變壓器T1的功率大小往往是穩壓器實際容量的幾分之一，這由穩壓器的配比這個參數來決定調壓變壓器的大小。

下面我們分析它的工作原理:
調壓變壓器主要擔任提供補償電壓，這個補償電壓的大小和方向根據調壓變壓器的滑臂的移動都是可以改變的，這就可以在補償變壓器的低壓側得到大小和方向都可以改變的補償電壓，這個電壓會和輸入端提供的電壓進行矢量疊加.使輸出電壓穩定在所需要的設置點上.舉個實例來說明:輸入電壓U1=240V，要求輸出電壓穩定在UO=220V.那么就有下面等式關系:
UO=U1-△U
也就是△U的方向要與U1的方向相反，大小剛好為20V.
輸入電壓U1=200V，要求輸出電壓穩定在UO=220V.那么就有下面等式關系:
UO=U1+△U
也就是△U的方向要與U1的方向相同，大小剛好為20V.
從上面公式可以看出，補償電壓△U是由調壓變壓器通過輸給補償變壓器的高壓側再通過鐵芯感應給補償變壓器的低壓側，再與輸入電壓進行矢量的疊加.補償變壓器主要負責補償電壓的傳遞，而調壓變壓器則負責提供方向和大小都可以改變的補償電壓。

下面我們分析調壓變壓器怎樣改變補償電壓的方向和大小的:
從圖五中可以看出，調壓變壓器的C.D點是跨接在220V電壓上的.而E點剛好是調壓變壓器的中心點.我們假定滑臂停在C點.那么加在補償變壓器的高壓側的電壓為F點高于G點，電流由F點流向G點.

當滑臂停在D點時，(如圖六)加在補償變壓器高壓側的電壓為G點高于F點，電流由G點流向F點.這樣一來，加給補償變壓器的補償電壓就改變了方向.

那么調壓變壓器怎樣改補償電壓的大小呢，當然也是通過滑臂的移動來實現的.當滑臂離調壓變壓器的中心點E時，在補償變壓器的高壓側F點和G點得到的電壓就越高，反之就越低.當穩壓器的輸入電壓剛好為220V時，滑臂移到E點時，F點和G點間的補償電壓就為0.補償變壓器的低側既不相加也不相減.輸出電壓就是輸入電壓大小。

四.三相穩壓器工作原理:
三相穩壓器實際就是把三個穩壓單元用”Y”形接法聯接在一起.再用控制電路板和電機驅動系統來控制調壓變壓器，達到穩定輸出電壓的功能.如果三個調壓變壓器的滑臂都是由一個電機來驅動的調壓方式為統調穩壓器.如果三個調壓變壓器的滑臂由三個電機來獨立調整的穩壓器就是三相分調式穩壓器.它們的工作原理同單相的穩壓器完全相同.

五.調壓器怎樣保證連續輸出
調壓器在調壓過程中，就是通過移動碳刷改變接觸的線圈匝數來實現的.那么，調整中要求始終保持與線圈接觸.否則就會出現斷電的現象.
調壓器怎樣保持連續輸出呢?
1. 碳刷必須保證一定的厚度.
2. 在碳刷還沒有完全移開已經接觸的那一匝線圈時，碳刷又已經接觸了線圈的另一匝.

3. 移動中必須跨接兩匝(至少兩匝)
4. 調壓器工作中始終存在匝間短路現象，碳刷的厚度越厚，短路的匝數就越多.所以，調壓器碳刷的厚度是根據調壓器線徑不同而不同的.
5.因為匝間短路是有害無益的，它會造成短路環流，所以要控制它的大小，因此調壓器的匝電壓一般都在1V以下，常見的大功率調壓器匝電壓為0.8-0.9V，小功率則更小，一般為0.4-0.7V不等.如果匝電壓過高，調壓器的穩定性就越差，極易燒毀.