[科普中國]-恒壓變壓器

概念

在儀器儀表裝置中都需要有一個穩(wěn)定的直流電源供給電路工作,隨著科學技術的發(fā)展，對直流穩(wěn)定度的要求越來越高，這對電源的設甘和研制帶來了困難。恒壓變壓器適合應用于穩(wěn)定度要求較高的電源裝置中，它是先把交流供電的工頻電源作第一步交流穩(wěn)壓，穩(wěn)定范圍可以做到百分之一左右,然后再經(jīng)過整流和直流線性串聯(lián)穩(wěn)壓，電源就比較容易達到高穩(wěn)定度的要求。而在穩(wěn)定度要求不高的電氣設備中，用恒壓變壓器直接經(jīng)過降壓和整流，可以省去直流線性穩(wěn)壓部份，而得到各種不同輸出的穩(wěn)定電壓，穩(wěn)定范圍可在士3呱以內(nèi)。恒壓變壓器因為它結構筒單、制造容易、成本低，所以在電氣設備中將得到廣泛的應用，在電網(wǎng)電壓變化大的地區(qū)，可以承受大范圍的變化，而輸出恒定，具有實用價值。1

特點1、抗干擾能力強，共模抑制≥50dB，可消除電網(wǎng)雜波，為正弦波或方法波形

2、輸出中線可直接接大地地線，因輸出與輸入間無電的聯(lián)接。

3、抑制諧波：對3～7次諧波有明顯的抑制作用，特別對三次諧波消除率達到90[[%]]以上

4、工作元件僅是變壓器及電容器，整機可靠性特高。

5、過載或短路時輸出電壓下降至零，會自動限流，為額定值的1.5倍～2.5倍，故障消除后自動恢復，穩(wěn)壓電源不會損壞。2

原理恒壓變壓器的輸出電壓只與鐵芯的磁性能參數(shù)和鐵芯截面積有關，與初級與次級匝數(shù)比無關。

恒壓變壓器的效率、體積重量與普通變壓器相仿，當鐵芯材料比較好的時候，市電電壓在160-250伏變化時，輸出電壓變化小于1.5[%]；當負載電流從滿載到減半時，輸出電壓變化約1.5-4[%]，當輸出短路時，輸出電流上升約1倍，因此不怕長時間短路。

恒壓變壓器是一種新型結構的鐵磁諧振式穩(wěn)壓器，它的鐵芯結構包括飽和磁路與不飽和磁路，它們中間用磁分路來分開，就相當于鐵磁諧振式穩(wěn)壓器的線性電感Lg和飽和電抗器Lsx。

使用條件1、海拔高度不超過1000米，周圍介質溫度不高于40℃、不低于-40℃的場所。超過以上正常使用條件時，應按國家標準GB6450-86作相應的定額調(diào)整。

2、空氣相對濕度不大于85[%]（溫度為20℃±5℃時）。

3、沒有劇烈震動和顛簸且垂直傾斜度不超過5℃的場所。

4、沒有導電塵埃和足以破壞金屬及絕緣的腐蝕氣體或蒸氣場所。

5、不能發(fā)生火災或爆炸、危險的場所。3

變壓器變換電壓、電流或阻抗的器件。根據(jù)電磁感應原理制成。第一臺具有實用價值的變壓器在1883年由英國人高拉 德和吉布斯發(fā)明。主要由鐵芯和線圈(又叫線包)兩部分組成。鐵芯一般用硅鋼片疊合而成，也可用鐵氧體制作。線圈有兩個或多個繞組，接電源的繞組叫初級，其余的叫次級。當初級繞組加上交變電壓U1時， 便在初級繞組中產(chǎn)生交變電流I1，并在鐵芯中 產(chǎn)生一交變磁通，從而在次級繞組中產(chǎn)生感應 電壓U2。在理想條件下初次級的電壓U1和 U2與初次級的線圈匝數(shù)W1和W2成正比， 即U1/U2=W1/W2。初次級的電流I1和 I2與初次級的線圈匝數(shù)W1和W2成反比，即 I1/I2=W2/W1。初次級的阻抗與初次級線 圈匝數(shù)的平方成正比，即Z1/Z2=W1/ W2。在一般情況下初級與次級之間沒有電 的連接(自耦變壓器例外)，這樣就可較好地分割兩個回路。變壓器的種類按電源相數(shù)可分為單相、三相和多相；按鐵芯或線圈結構可分為心式、殼式、環(huán)形和金屬箔變壓器等。

變壓器的主要參數(shù)有電壓比、電壓調(diào)整率、 銅阻、效率、溫升和抗電強度等。不同類型的變 壓器又各有一些特殊要求。變壓器應有足夠長的壽命。決定低壓變壓器壽命的主要因素是熱 老化，因其絕緣系統(tǒng)長期在高溫下工作，漆膜揮 發(fā)使絕緣材料脆化、開裂，引起電擊穿。工作溫 度每增加8～10℃，壽命就會縮短一半。對于 高壓變壓器，電暈放電是影響壽命的主要因素。 影響大小與工作頻率、電暈放電強度、絕緣材料 的耐電暈性和工作電場強度等有關。因此應避 免出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象。在各種環(huán)境條件下對變 壓器可靠運行影響最大的是濕度。防潮性能不 好的變壓器長期暴露在濕熱環(huán)境中，會出現(xiàn)絕 緣電阻嚴重下降甚至絕緣層擊穿、燒毀等故障。 對比較重要的無線電產(chǎn)品和電子儀器所用的變壓器，必須采取有效的防潮措施。如遇雨季需 定期通電加熱驅除潮氣，以提高變壓器的使用壽命。

穩(wěn)壓器能穩(wěn)定電源電壓的電器。當電網(wǎng)電壓或負荷發(fā)生變化時，穩(wěn)壓器能使供給負荷的電源電壓近于恒定。在電力系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器常被用在對供電電源電壓穩(wěn)定性要求較高的場合。穩(wěn)壓器按輸出電壓分為直流穩(wěn)壓器和交流穩(wěn)壓器兩類。

直流穩(wěn)壓器 將交流電或不穩(wěn)的直流電轉化為穩(wěn)定的直流電壓輸出的電器。直流穩(wěn)壓器主要有線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器等。

線性穩(wěn)壓器電源變壓器和整流濾波電路的作用是將交流電壓經(jīng)變換電壓后，由整流電路變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)濾波電路消除一定紋波加于穩(wěn)壓電路的調(diào)整管上。假若輸出電壓U。隨輸入的不穩(wěn)定直流電壓Udi或負荷電流IL的變化而發(fā)生變化時， 采樣反饋電路和比較放大器能將變化的信號加以放大，送給調(diào)整管，使調(diào)整管的管壓降發(fā)生相反的變化來抵消輸出電壓的變化， 從而維持輸出電壓的穩(wěn)定。

線性穩(wěn)壓器的特點是穩(wěn)壓精度高、輸出阻抗低、紋波脈動小、能輸出比較大的電流，但該穩(wěn)壓器中的調(diào)整管必須始終工作于線性放大區(qū)才有穩(wěn)壓作用，因此，它的功率轉換效率比較低。

交流穩(wěn)壓器 將電網(wǎng)的交流電壓轉化為穩(wěn)定的交流輸出電壓的電器。交流穩(wěn)壓器按其工作原理可分為：鐵磁諧振式穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓變壓器、磁放大器式穩(wěn)壓器、數(shù)控式穩(wěn)壓器、凈化式穩(wěn)壓器，還有帶伺服電動機的感應式穩(wěn)壓器、自耦變壓器式穩(wěn)壓器、晶閘管式穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓穩(wěn)頻(constant voltage constant frequency，CVCF)穩(wěn)壓器、補償式穩(wěn)壓器等。4