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基本介绍

一、简介

稳压器:它是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备,其作用是将波动较大和达不到电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内,使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。

稳压器有:大型的几十至几千千瓦的交流稳压器,是供给大型实验与工业、医疗设备的工作电源。也有小型的几瓦到几千瓦的交流稳压器,是为小型实验室或家庭电器提供高质量电源,

最初的电力稳压器是靠继电器的跳动稳定电压的。当电网电压出现波动时,电力稳压器的自动纠正电路启动,使内部继电器动作。迫使输出电压保持在设定值附近,这种电路优点是电路简单,缺点是稳压精度不高并且每一次继电器跳动换挡,都会使供电电源发生一次瞬时的中断并产生火花干扰。

这对电脑设备的读写工作干扰很大,容易造成电脑出现错误信号,严重时还会使硬盘损坏。

现在高质量的小型稳压器,大多采用电机拖动碳刷的方法稳定电压,这种稳压器对电器设备产生的干扰很小稳压精度相对较高。

二、工作原理

由于部分电器中含有线圈组件,在通电初期会产生阻碍电流的涡流,涡流的产生既会削弱到电器启动时的瞬时电压,导致启动缓慢,又会加强断路后产生的瞬时电压,可能产生火花损坏电路。此时便需要一个稳压器来保护电路的正常运行。

稳压器由调压电路、控制电路、及伺服电机等组成,当输入电压或负载变化时,控制电路进行取样、比较、放大,然后驱动伺服电机转动,使调压器碳刷的位置改变,通过自动调整线圈匝数比,从而保持输出电压的稳定。容量较大的稳压器,还采用电压补偿的原理工作。

三、作用

随着社会飞速前进,用电设备与日俱增。但电力输配设施的老化和发展滞后,以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低,而线头用户则经常电压偏高,对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备,独如一颗不定时炸弹。市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,恶化电网或局部电网的供电品质,造成市电电压波形畸变或频率漂移。另外意外的自然和人为事故,如地震、雷击、输变电系统断路或短路,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正常工作。

不稳定的电压会使设备造成致命伤害或误动作,影响生产,造成交货期延误、品质不稳定等多方面损失。同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件,使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备,浪费资源;严重者甚至发生安全事故,造成不可估量的损失。

根据电力专家的测试,电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种:

1、电涌(power surges):指输出电压有效值高于额定值110%,而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时,电网因突然卸载而产生的高压。

2、高压尖脉冲(high voltage spikes):指峰值达6000v,持续时间从万分之一秒至二分之一周期(10ms)的电压。这主要由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。

3、暂态过电压(switching transients):指峰值电压高达 20000V,但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲,只是在解决方法上会有区别。

4、电压下陷(power sags):指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态,并且持续时间达一个到数个周期。大型设备开机,大型电动机启动,或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。

5、电线噪声(electrical line noise):系指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等,都会引起线噪声干扰。

6、频率偏移(frequency variation):系指市电频率的变化超过3Hz以上。这主要由应急发电机的不稳定运行,或由频率不稳定的电源供电所致。

所以使用稳压器,对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备来说是必不可少的。

四、主要技术参数

项目单相三相(三相四线制,分调式)

稳压器输入电压范围160V~250V 相电压为160V ~ 250V

线电压为280V ~ 430V

稳压器输出电压 220V或110V 相电压220V线电压380V

稳压器过电压保护值 246V±4V 相电压246V±4V(以相电压为准)

线电压426V

稳压器稳 压 精 度 ±3%

A.稳压器有一个输入电压适应范围。IEC标准为输入电压在额定值的±10范围内变化.超出范围即自动声光报警且不能使输出电压稳定在要求范围内.

B.输出电压调整率,是输入电压的变化而引起输出量变化的效应﹐当负载为额定值时﹐将输入电压按源电压范围由额定值向上调到上限值和往下限值,测量输出电压的最大变化量(±)。此值越小越好﹐是衡量交流稳压器性能的重要指标。

C.负载调整率:是负载的变化引起输出量变化的效应。改变负载电流大小﹐测量输出电压的变化量(±)。此值越小越好﹐也是衡量交流稳压器性能的重要指标。

D.输出电压相对谐波含量(亦称输出电压失真度), 通常用THD表示,是谐波含量的总有效值与基波有效值之比﹐当负载为额定值﹑输入电压失真度满足基准条件时(一般应小于3)﹐在输入电压为最低值﹑额定值和最高值时测量输出电压失真度﹐取其最大者.此值越小越好.

E.效率:是输出的有功功率P0与输入的有功功率Pi之比(百分数)﹐

F.负载功率因素

稳压器容量都用伏安(VA)或千伏安(KVA)值表示﹐是负载中除纯电阻性负载外﹐还有感性和容性负载﹐即负载中除有功功率外﹐还有无功功率。这个指针反映了交流稳压电源带感性及容性负载的能力。

一般交流稳压电源,负载功率因素cosφ为0.8﹐当产品为1KW时﹐输出的有功功率(即带阻性负载的能力)最大为800W.如果产品用1KW表示时(cosφ仍为0.8)﹐可输出有功功率1KW﹐这时可输出的功率S=1000/0.8=1250VA。负载功率因素数值较小时﹐表示电源设备适应电抗性负载的能力较强。

G.交流稳压器的参数还有输出功率﹑输入频率﹑源频率效应﹑随机偏差(时间漂移)﹑空载输入功率﹑源功率因素(此值与负载功率因素不同﹐希望越大越好﹐最大为1)﹑源电流相对谐波含量﹑音频噪声等项﹐三相交流稳压电源﹐还有三相输出电压不平衡度等﹐这些指针的定义及测试方法可参考有关标准。

五、稳压器适用范围

稳压器可广泛应用于:工矿企业、油田、铁路、建筑工地、学校、医院、邮电、宾馆、科研等部门的电子计算机、精密机床、计算机断层扫描摄影(CT)、精密仪器、试验装置、电梯照明、进口设备及生产流水线等需要电源稳定电压的场所。也适应于电源电压过低或过高、波动幅度大的低压配电网末端的用户及负载变动大的用电设备,特别适用于一切对电网波形要求高的稳压用电场所。大功率补偿式电力稳压器可接火力、水力、小型发电机。

六、产品分类

根据稳压器的输出性质不同,一般把稳压器分为交流稳压器(交流稳压电源)和直流稳压器(直流稳压电源)两大类。以下着重介绍直流稳压电源,简称稳压电源。

根据调整管的工作状态,常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种使用稳压管的小电源。

开关稳压器

开关稳压器使用输出级,重复切换“开”和“关”状态,与能量存贮部件(电容器和感应器)一起产生输出电压。它的调整是通过根据输出电压的反馈样本来调整切换定时来实现的。在固定频率的稳压器中,通过调节开关电压的脉冲宽度来调节切换定时,这就是所谓的 PWM 控制。在门控振荡器或脉冲模式稳压器中,开关脉冲的宽度和频率保持恒定,但是,输出开关的“开”或“关”由反馈控制。

根据开关和能量存贮部件的排列,产生的输出电压可以大于或小于输入电压,并且可以用一个稳压器产生多个输出电压。在大多数情况下,在同样的输入电压和输出电压要求下,脉冲(降压)开关稳压器比线性稳压器转换电源的效率更高。补偿式---高精度交流补偿式稳压电源(单相0.5kVA及以上,三相1.5kVA及以上)有补偿变压器,有110V输出。

参数稳压器

LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的 LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。

更新的发展使用 CMOS功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。

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