穩(wěn)壓器的工作原理及使用穩(wěn)壓器的重要性

冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、熔爐設(shè)備、微型烤箱、音樂系統(tǒng)、洗衣機(jī)等都有穩(wěn)壓器是很常見的。使用穩(wěn)壓器的主要目的是保護(hù)設(shè)備免受電壓波動的影響。如果電壓低于或高于電器可接受的運(yùn)行范圍值時，設(shè)備將發(fā)生故障或可能在更糟糕的條件下運(yùn)行，甚至可能損壞。所以在家庭和工業(yè)應(yīng)用中，通常采用自動穩(wěn)壓器來保持特定設(shè)備的電壓恒定。

一、什么是穩(wěn)壓器：

顧名思義，如果電源電壓在給定范圍內(nèi)變化或波動，穩(wěn)壓器會穩(wěn)定或調(diào)節(jié)電壓。穩(wěn)壓器是一種在過壓和欠壓條件下向負(fù)載提供恒定電壓的電器。該器件檢測這些電壓條件，并相應(yīng)地將電壓帶到所需范圍。

穩(wěn)壓器提供了一種調(diào)節(jié)負(fù)載電源電壓的方法。這些并不意味著提供恒定的電壓輸出;相反，它在可接受的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行負(fù)載或系統(tǒng)。穩(wěn)定器由自耦變壓器/變壓器、整流單元、比較器、開關(guān)電路和繼電器組成。在現(xiàn)代數(shù)字類型穩(wěn)定器的情況下，微控制器或微處理器用作中央控制單元。當(dāng)今市場上有來自不同制造商的不同類型的穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器具有不同的功率額定值，適用于正常范圍±15%的輸入電壓波動值進(jìn)行穩(wěn)定，或者可以接受更寬范圍的輸入電壓波動值參數(shù)的定做。它們可作為專用穩(wěn)定器用于各種家庭以及空調(diào)、液晶電視/LED 電視、冰箱、音樂系統(tǒng)、洗衣機(jī)等工業(yè)電器，也可作為單個大型裝置用于所有電器。

穩(wěn)壓器消耗的功率非常少，通常約為最大負(fù)載（即穩(wěn)壓器的額定值）的 2% 至 5%。這些是高效率器件，通常為95%至98%。

二、三相穩(wěn)壓器：

這些可以是單相或三相穩(wěn)壓器。非數(shù)字和數(shù)字自動電壓穩(wěn)壓器，無論是哪種穩(wěn)壓器，大隨著科技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代穩(wěn)壓器除了提供基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還附加了一其它的一些功能，包括過壓保護(hù)、過載保護(hù)、零電壓開關(guān)、頻率變化保護(hù)、電壓切斷顯示等。

三、使用穩(wěn)壓器的重要性：

電壓波動是一件司空見慣的事情，大我們使用的電源中，其實(shí)電壓都是波動不穩(wěn)定的，只是在我們國家，大力發(fā)展電能的基礎(chǔ)，以及一些設(shè)備在電源轉(zhuǎn)換上，加入了一些波動范圍的控制，所以對于日常生活的辦公中我們才對電壓的波動感覺不到，通常超過或低于某些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓時，我們才會感覺到電壓波動。

在一些國家，單相配電為 230 伏，三相配電為 415 伏。在這種情況下，所有電器（特別是單相）設(shè)計(jì)為在220至240V的電壓范圍內(nèi)工作。根據(jù)電力標(biāo)準(zhǔn)，某些國家可接受的電壓范圍為 220 ± 10V。而且，許多電器可以承受這個電壓波動范圍。但在大多數(shù)地方，電壓波動非常普遍，通常在 170 到 270V 的范圍內(nèi)。這些電壓波動可能對電器產(chǎn)生重大不利影響。在照明設(shè)備的情況下，低壓降會降低流明輸出（照明），這將進(jìn)一步縮短燈的使用壽命。交流電機(jī)產(chǎn)生的扭矩較小，因此在低電壓下產(chǎn)生速度較小，并且在過壓期間產(chǎn)生比預(yù)期更高的速度。這會降低電機(jī)壽命，并在高電壓下造成絕緣損壞。在感應(yīng)加熱的情況下，低電壓會減少熱量輸出，從而導(dǎo)致負(fù)載在低于預(yù)期溫度的溫度下運(yùn)行。在電視和無線電傳輸中，電壓降會降低傳輸質(zhì)量，還會導(dǎo)致其他電子元件的故障。冰箱是交流電機(jī)驅(qū)動的電器，在電壓降條件下會消耗大電流，這可能導(dǎo)致繞組過熱。為了克服上述電壓變化的影響，需要電壓穩(wěn)壓器。

四、穩(wěn)壓器的基本工作原理：

電壓調(diào)節(jié)有兩個不同的目的，過壓和欠壓條件。從欠壓條件下增加電壓的過程稱為升壓操作，而從過壓條件下降低電壓的過程稱為降壓操作。這兩個主要操作在每個穩(wěn)壓器中都是必不可少的。

如上所述，穩(wěn)壓器的組件包括變壓器、繼電器和電子電路。如果穩(wěn)定器檢測到輸入電壓的壓降，則使能電磁繼電器，從而從變壓器增加更多電壓，從而補(bǔ)償電壓損失。當(dāng)輸入電壓超過正常值時，穩(wěn)定器激活另一個電磁繼電器，使其扣除電壓以維持電壓的正常值。

1．穩(wěn)壓器的升壓操作：

這里，電源電壓被提供給變壓器，變壓器通常是降壓變壓器。該變壓器的連接方式是將次級輸出添加到初級電源電壓中。

在低電壓條件下，穩(wěn)壓器中的電子電路切換相應(yīng)的繼電器，使得該附加電源（輸入電源+變壓器次級輸出）施加到負(fù)載上。

2．穩(wěn)壓器的降壓操作：

在降壓操作中，降壓變壓器的次級連接方式是從輸入電壓中扣除次級輸出電壓。因此，在輸入電壓上升的情況下，電子電路切換繼電器，繼電器將扣除的電源電壓（即輸入電壓-變壓器二次電壓）切換到負(fù)載電路。

在正常電壓工作條件下，電子電路將負(fù)載完全切換到輸入電源，無需任何變壓器電壓。這些降壓、升壓和正常操作對于所有穩(wěn)定器都是相同的，無論是普通型還是伺服機(jī)構(gòu)型穩(wěn)定器。除了這兩個主要操作外，穩(wěn)壓器還執(zhí)行較低和較高的電壓切斷操作。

五、穩(wěn)壓器的工作原理：

下圖顯示了穩(wěn)壓器的工作模型，該穩(wěn)壓器包含一個降壓變壓器（通常在次級上設(shè)有抽頭）、整流器、運(yùn)算放大器/微控制器單元和一組繼電器。

在這種情況下，運(yùn)算放大器的調(diào)諧方式使其能夠檢測各種設(shè)定電壓，例如較低的截止電壓、升壓條件電壓、正常工作電壓、較高的截止電壓和降壓工作電壓。一組繼電器的連接方式是，它們在較高和較低的截止電壓下跳閘負(fù)載電路，并且還將降壓和升壓電壓切換到負(fù)載電路。降壓分接變壓器具有不同的次級分接電壓，有助于操作不同電壓的運(yùn)算放大器，并分別用于升壓和降壓運(yùn)算的加減電壓。整流電路將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，以通電整個電子控制電路以及繼電器線圈。假設(shè)這是 1 KVA 單相穩(wěn)定器，可為 200 至 245 的電壓范圍提供穩(wěn)定，對于 20 至 35 V 的輸入電壓，升壓-降壓電壓為 180-270 V。如果輸入電源為 195 V，則運(yùn)算放大器為升壓繼電器線圈通電，以便向負(fù)載提供 195 + 25 = 220V。如果輸入電源為260 V，則相應(yīng)的運(yùn)算放大器為降壓繼電器線圈供電，以便為負(fù)載提供260-30 = 225 V。

如果輸入電壓低于180 V，相應(yīng)的運(yùn)算放大器會開關(guān)降低繼電器線圈的截止頻率，使負(fù)載與電源斷開。

如果電源電壓超過270 V，則相應(yīng)的運(yùn)算放大器會為更高截止的繼電器線圈供電，因此負(fù)載將從電源端接。

所有這些值都是近似值;它可能因應(yīng)用而異。通過這種方式，穩(wěn)定器在不同的電壓條件下工作。

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