稳压器简介及其工作原理

稳定器简介：

在智能交流稳压器（或自动稳压器（AVR））的设计中嵌入微处理器芯片技术和电力电子设备，导致在市电电压出现显著和连续偏差的情况下产生高质量、稳定的电力供应。

作为传统继电器式稳压器的进步，现代创新稳压器使用高性能数字控制电路和固态控制电路，无需调整电位器，并允许用户通过键盘设置电压要求，并具有输出启动和停止功能。

这也导致稳定器的跳闸时间或响应速度非常低，通常小于几毫秒，此外这可以通过可变设置进行调整。如今，稳定器成为许多对电压波动敏感的电子设备的优化电源解决方案，并且它们已发现与许多设备一起使用，例如CNC机器，空调，电视机，医疗设备，计算机，电信设备等。

什么是稳压器？

它是一种电器，设计用于在其输出端子上向负载提供恒定电压，而不管输入或输入电源电压的变化如何。它可以保护设备或机器免受过压、欠压和其他电压浪涌的影响。

它也被称为自动电压调节器（AVR）。稳压器是昂贵而珍贵的电气设备的首选，以保护它们免受有害的低/高电压波动的影响。其中一些设备是空调，胶印机，实验室设备，工业机器和医疗设备。

稳压器在将波动的输入电压馈送到负载（或对电压变化敏感的设备）之前对其进行调节。在给定的输入电压波动范围内，稳定器的输出电压在单相电源的情况下将保持在220V或230V的范围内，在三相电源的情况下将保持在380V或400V的范围内。该调节由内部电路执行的降压和升压操作执行。

当今市场上有各种各样的自动稳压器。这些可以是单相或三相单元，具体取决于所需的应用类型和容量（KVA）。三相稳定器有两个版本，分别是平衡负载模型和非平衡负载模型。

这些既可以作为电器的专用单元，也可以作为特定地方（例如整个房屋）中整个电器的大型稳定器单元。此外，这些可以是模拟或数字类型的稳定器单元。

常见的电压稳定器类型包括手动或可切换的稳定器、自动继电器式稳定器、固态或静态稳定器以及伺服控制稳定器。除了稳定功能外，大多数稳定器还具有输入/输出低压切断、输入/输出高压切断、过载切断、输出启动和停止功能、手动/自动启动、电压切断显示、零电压开关等附加功能。

为什么需要稳压器？

通常，每个电气设备或装置都设计用于宽范围的输入电压。根据灵敏度的不同，设备的工作范围被限制在特定的值，例如，一些设备可以承受±额定电压的10%，而另一些设备可以承受±5%或更低。

电压波动（额定电压大小的上升或下降）在许多领域都很常见，尤其是在端接线路上。电压波动的最常见原因是照明、电气故障、接线故障和定期关闭设备。这些波动会给电气设备或电器带来事故。

会导致长时间过电压

对设备的永久性损坏

绕组绝缘损坏

负载中不必要的中断

电缆和相关设备的损耗增加

降低设备的使用寿命

长时间欠压会导致

设备故障

更长的工作时间（如电阻加热器）

设备性能下降

吸收大电流，进一步导致过热

计算错误

电机转速降低

因此，电压稳定性和精度决定了设备的正确运行。因此，稳压器可确保输入电源的电压波动不会影响负载或电器。

稳压器的工作原理是什么？

稳压器的基本原理，用于执行降压和升压操作

在稳压器中，过压和欠压条件下的电压校正通过两个基本操作执行，即b oost和降压操作 。这些操作可以通过开关手动进行，也可以通过电子电路自动进行。在欠压条件下，升压操作将电压增加到额定电平，而降压操作在过压条件下降低电压电平。

稳定的概念涉及增加或减去主电源的电压。为了执行此类任务，稳定器使用变压器，该变压器以不同的配置与开关继电器连接。一些稳定器使用绕组上带有抽头的变压器来提供不同的电压校正，而伺服稳定器使用自动变压器进行广泛的校正。

为了理解这个概念，让我们考虑230/12V额定值的简单降压变压器及其与这些操作的连接，如下所示。

上图说明了升压配置，其中次级绕组的极性定向使其电压直接添加到初级电压中。因此，在欠压条件下，变压器（无论是分接开关还是自耦变压器）由继电器或固态开关切换，以便在输入电压后附加额外的伏特。

在上图中，变压器以降压配置连接，其中次级线圈的极性定向使其电压从初级电压中减去。在过压条件下，开关电路将与负载的连接转换为此配置

上图显示了两级稳压器，它使用两个继电器在过压和欠压条件下为负载提供恒定的交流电源。通过切换继电器，可以针对两种特定的电压波动（一种是欠压，例如195V，另一种是过压，例如245V）执行降压和升压操作。

对于分接变压器型稳定器，根据所需的升压或降压电压量切换不同的抽头。但是，在汽车变压器型稳定器的情况下，电机（伺服电机）与滑动触点一起使用，以从自动变压器获得升压或降压电压，因为它只包含一个绕组。

稳压器的种类

稳压器已成为许多家用、工业和商业系统电器不可或缺的一部分。以前，手动操作或可切换的稳压器用于升压或降压输入电压，以便在所需范围内提供输出电压。这种稳定器由机电继电器作为开关设备制造。

后来，额外的电子电路使稳定过程自动化，并催生了分接开关自动稳压器。另一种流行的电压稳定器类型是伺服稳定器，其中电压校正连续进行，无需任何开关。让我们讨论三种主要类型的稳压器。

继电器型稳压器

在这种类型的稳压器中，电压调节是通过切换继电器来实现的，以便将变压器的多个抽头之一连接到负载（如上所述），无论是用于升压还是降压操作。下图显示了继电器型稳定器的内部电路。

除了变压器外，它还具有电子电路和继电器组（可以是环形或铁芯变压器，其次级上设有分接头）。电子电路包括整流电路、运算放大器、微控制器单元和其他微小元件。

电子电路将输出电压与内置基准电压源提供的参考值进行比较。每当电压上升或下降超过参考值时，控制电路就会切换相应的继电器，将所需的分路器连接到输出端。

这些稳定器通常根据输入电压变化改变±15%至±6%的电压，输出电压精度为±5%至±10%。这种类型的稳定器最常用于住宅、商业和工业应用中的低额定电器，因为它们重量轻，成本低。然而，它们存在一些限制，例如电压校正速度慢、耐用性较差、可靠性较低、调节期间电源路径中断以及无法承受高压浪涌。

伺服控制稳压器

这些被简单地称为伺服稳定器（伺服机构的工作，也称为负反馈），名称表明它使用伺服电机来实现电压校正。它们主要用于高输出电压精度，通常为±1%，输入电压变化高达±50%。下图显示了伺服稳定器的内部电路，该稳定器将伺服电机、自耦变压器、降压升压变压器、电机驱动器和控制电路作为基本组件。

在该稳定器中，降压升压变压器初级的一端连接到自耦变压器的固定抽头，而另一端连接到由伺服电机控制的移动臂。降压升压变压器的次级与输入电源串联，输入电源只不过是稳定器输出。

电子控制电路通过将输入与内置基准电压源进行比较来检测电压骤降和电压上升。当电路发现错误时，它操作电机，电机又移动自耦变压器上的臂。这可以为降压升压变压器的初级馈电，使得次级两端的电压应该是所需的电压输出。大多数伺服稳定器使用嵌入式微控制器或处理器作为控制电路，以实现智能控制。

这些稳定器可以是单相、三相平衡型或三相不平衡装置。在单相型中，连接到可变变压器的伺服电机可实现电压校正。在三相平衡型的情况下，伺服电机与三个自耦变压器耦合，以便在波动期间通过调节变压器的输出来提供稳定的输出。在不平衡类型的伺服稳定器中，三个独立的伺服电机与三个自耦变压器耦合，它们具有三个独立的控制电路。

与继电器式稳定器相比，使用伺服稳定器具有多种优点。其中一些是更高的校正速度、高精度的稳定输出、能够承受浪涌电流和高可靠性。但是，由于电机的存在，这些需要定期维护。

静态稳压器

顾名思义，在伺服稳定器的情况下，静态稳压器没有任何运动部件作为伺服电机机构。它使用电力电子转换器电路来实现电压调节，而不是传统稳定器的变化。与伺服稳定器相比，这些稳定器可以产生更高的精度和出色的电压调节，通常调节率为±1%。

它主要由降压升压变压器、IGBT 功率转换器（或交流到交流转换器）以及微控制器、微处理器或基于 DSP 的控制器组成。微处理器控制的IGBT转换器通过脉宽调制技术产生适量的电压，并将该电压提供给降压升压变压器的初级。IGBT转换器产生电压的方式可以是同相或180度异相输入线电压，以便在波动期间执行加减电压。

每当微处理器检测到电压骤降时，它就会将PWM脉冲发送到IGBT转换器，使其产生的电压等于与标称值的偏差量。该输出与输入电源同相，并提供给降压升压变压器的初级。由于次级连接到输入线路，感应电压将添加到输入电源，并将该校正电压提供给负载。

类似地，电压上升导致微处理器电路以这样的方式发送PWM脉冲，转换器将输出一个偏离量的电压，该电压与输入电压异相180度。降压升压变压器次级的电压从输入电压中减去，从而执行降压操作。

与分接开关和伺服控制稳定器相比，这些稳定器非常受欢迎，因为它们具有多种优点，例如体积小、校正速度非常快、电压调节出色、由于没有移动部件而无需维护、高效率和高可靠性。

稳压器和稳压器的区别

这里提出了一个主要但令人困惑的问题，稳定器和调节器之间的确切区别是什么？两者都执行相同的动作，即稳定电压，但稳压器和稳压器之间的主要区别是：

稳压器： 它是一种设备或电路，旨在在不改变输入电压的情况下向输出提供恒定电压。

稳压器： 它是一种设备或电路，旨在在不改变负载电流的情况下向输出提供恒定电压。

如何选择正确尺寸的稳压器？

在为电器购买稳压器之前，首先要考虑几个因素。这些因素包括设备所需的功率、安装区域经历的电压波动水平、设备类型、稳定器类型、稳定器的工作范围（稳定器正确电压）、过压/欠压截止、控制电路类型、安装类型和其他因素。在这里，我们给出了在为您的应用购买稳定剂之前要考虑的基本步骤。

通过观察铭牌详细信息（以下是示例：变压器铭牌、MCB 铭牌、电容器铭牌等）或产品用户手册，检查您将与稳定器一起使用的设备的额定功率。

由于稳定器的额定值为 kVA（与额定值为 kVA 而不是 kW 的变压器相同），因此也可以通过将设备的电压乘以最大额定电流来计算瓦数。

建议在稳定器额定值上增加安全裕度，通常为 20-25%。这对于未来向稳定器输出添加更多设备的计划很有用。

如果设备的额定值以瓦特为单位，请在计算稳定器的 kVA 额定值时考虑功率因数。相反，如果稳定器的额定值为千瓦而不是千伏安，则将功率因数乘以电压和电流乘积。

以下是解决的实时和示例，如何为您的电器选择合适尺寸的稳压器

假设设备（空调或冰箱）的额定值为 1kVA。因此，20% 的安全裕量为 200 瓦。通过将这些瓦特添加到实际额定值中，我们得到 1200 VA 瓦数。因此，1.2 kVA 或 1200 VA 稳定器更适合设备。对于家庭需求，首选200 VA至10 kVA稳定器。对于商业和工业应用，使用单相和三相大额定值稳定器。