什么是稳压器及其工作原理？

什么是稳压器，我们为什么需要它？稳定器的操作、类型和应用

稳定器简介：

将微处理器芯片技术和电力电子器件嵌入智能交流稳压器的设计中 （或自动电压调节器（AVR））导致在电源电压出现显着和持续偏差的情况下产生高质量、稳定的电力供应。

作为对传统继电器型稳压器的改进，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，无需调节电位器并允许用户通过以下方式设置电压要求一个键盘，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慢，通常小于几毫秒，此外，这可以通过可变设置进行调整。如今，稳压器已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，它们已被用于数控机床、空调、电视机、医疗设备、计算机、电信设备等许多设备。

什么是稳压器？

这是一种旨在提供恒定电压的电器 无论输入或输入电源电压的变化如何，都可以在其输出端连接到负载。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。

又称自动电压调节器(AVR) .稳压器是昂贵和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。其中一些设备是空调、胶印机、实验室设备、工业机器和医疗器械。

稳压器在波动的输入电压被馈送到负载（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，稳压器的输出电压在单相供电的情况下将保持在 220V 或 230V 的范围内，在三相供电的情况下将保持在 380V 或 400V 的范围内。这种调节是由内部电路执行的降压和升压操作来实现的。

当今市场上的自动电压调节器种类繁多。根据应用类型和所需容量 (KVA) 的要求，这些单元可以是单相或三相单元。三相稳压器有平衡负载型号和不平衡负载型号两个版本。

这些既可以作为电器的专用单元，也可以作为特定位置的整个电器的大型稳定器单元，比如整个房子。此外，这些可以是模拟或数字类型的稳定器单元。

常见的稳压器类型包括手动或可切换稳压器、自动继电器型稳压器、固态或静态稳压器和伺服控制稳压器。除稳压功能外，大多数稳压器还具有输入/输出低压切断、输入/输出高压切断、过载切断、输出启停功能、手动/自动启动、电压切断显示、零电压切换等附加功能等。

为什么需要稳压器？

一般来说，每一个电气设备或装置都是为宽范围的输入电压而设计的。根据灵敏度的不同，设备的工作范围被限制在一个特定的值，例如，一些设备可以承受额定电压的±10%，而另一些则可以承受±5%或更低。

电压波动（额定电压幅度的上升或下降）在许多领域都很常见，尤其是在终端线路处。电压波动的最常见原因是照明、电气故障、接线错误和定期关闭设备。这些波动会对电气设备或电器造成事故。

会导致长时间过压

• 设备永久性损坏
• 绕组绝缘损坏
• 负载意外中断
• 电缆和相关设备的损耗增加
• 降低设备的使用寿命

会导致长时间欠压

• 设备故障
• 更长的工作时间（如电阻加热器）
• 设备性能降低
• 消耗大电流会进一步导致过热
• 计算错误
• 电机速度降低

所以电压的稳定性和准确性决定了设备的正确运行。因此，稳压器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？

稳压器执行降压和升压操作的基本原理

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来执行，即 boost 和 buck 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，升压运行将电压提高到额定水平，而降压运行在过压条件下降低电压水平。

稳定的概念涉及增加或减少电源电压。为了执行此类任务，稳定器使用以不同配置与开关继电器连接的变压器。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耦变压器来进行广泛的校正。

为了理解这个概念，让我们考虑一下230/12V额定电压的简单降压变压器，下面给出它与这些操作的联系。

上图说明了升压配置，其中次级绕组的极性定向为使其电压直接添加到初级电压。因此，在欠压情况下，变压器（无论是分接变压器还是自耦变压器）由继电器或固态开关切换，从而将额外的电压附加到输入电压。

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为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这种配置。

上图显示了两级稳压器，它使用两个继电器在过压和欠压情况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（一个是欠压，例如 195V，另一个是过压，例如 245V）执行降压和升压操作。

在抽头变压器型稳压器的情况下，根据所需的升压或降压电压量切换不同的抽头。但是，在自耦变压器型稳压器的情况下，电机（伺服电机）与滑动接触一起使用，以从自耦变压器获得升压或降压电压，因为它只有一个绕组。

稳压器的种类

稳压器已成为家庭、工业和商业系统的许多电器不可或缺的一部分。早期，手动操作或可切换的稳压器用于升压或降压输入电压，以提供所需范围内的输出电压。此类稳压器采用机电继电器作为开关装置。

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电压调节器。另一种流行的稳压器类型是伺服稳压器，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分接头之一连接到负载（如所讨论的方式以上）无论是用于升压还是降压操作。下图说明了继电器式稳压器的内部电路。

除了变压器外，它还有电子电路和一组继电器（可以是环形或铁芯变压器，次级设有分接头）。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参考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以将所需的分接头连接到输出。

这些稳压器通常会根据 ±15% 至 ±6% 的输入电压变化改变电压，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值电器，因为它们重量轻且成本低。但是，它们存在电压校正速度慢、耐用性差、可靠性差、稳压过程中电源路径中断以及无法承受高压浪涌等诸多限制。

伺服控制稳压器

这些被简单地称为伺服稳定器（在伺服机构上工作，也称为负反馈），顾名思义它使用伺服电机来启用电压校正。这些主要用于高输出电压精度，通常为±1%，输入电压变化高达±50%。下图是伺服稳定器的内部电路，它以伺服电机、自耦变压器、降压升压变压器、电机驱动器和控制电路为主要组成部分。

此稳压器中，降压升压变压器原边一端接自耦变压器的固定抽头，另一端接伺服控制的动臂马达。降压升压变压器的次级与输入电源串联，输入电源不过是稳定器输出。

电子控制电路通过将输入与内置参考电压源进行比较来检测电压下降和电压上升。当电路发现错误时，它会操作电机，进而移动自耦变压器上的臂。这可以为降压升压变压器的初级供电，使得次级两端的电压应该是所需的电压输出。大多数伺服稳定器采用嵌入式单片机或处理器作为控制电路来实现智能控制。

这些稳定器可以是单相、三相平衡型或三相不平衡型。在单相类型中，与可变变压器耦合的伺服电机实现了电压校正。在三相平衡型的情况下，伺服电机与三个自耦变压器耦合，通过调节变压器的输出在波动期间提供稳定的输出。在不平衡型伺服稳定器中，三个独立的伺服电机加上三个自耦变压器，它们具有三个独立的控制电路。

与继电器式稳定器相比，使用伺服稳定器有很多优点。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，由于存在电机，这些都需要定期维护。

静态电压稳定器

顾名思义，在伺服稳压器的情况下，静态稳压器没有作为伺服电机机构的任何运动部件。它使用电力电子转换器电路来实现电压调节，而不是在传统稳压器的情况下使用自耦变压器。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，通常调节为 ±1%。

它本质上由降压升压变压器、IGBT 功率转换器（或 AC 到 AC 转换器）和微控制器、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 转换器产生的电压可以是同相或反相 180 度的进线电压，以便在波动期间执行加减电压。

当微处理器检测到电压骤降时，它会向 IGBT 转换器发送 PWM 脉冲，使其产生与标称值偏离量相等的电压。该输出与输入电源同相，并提供给降压升压变压器的初级。由于次级连接到进线，感应电压将被添加到输入电源中，并将此校正后的电压提供给负载。

类似地，电压上升会导致微处理器电路发送 PWM 脉冲，使转换器输出与输入电压相差 180 度的偏差量电压。从输入电压中减去降压升压变压器次级的这个电压，从而执行降压操作。

与分接开关和伺服控制的稳定器相比，这些稳定器非常受欢迎，因为它具有体积小、校正速度快、电压调节好、免维护等多种优点无运动部件，效率高，可靠性高。

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，即Stabilizer 和 Regulator 之间的确切区别是什么 ?好吧..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。

如何选择合适尺寸的稳压器？

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、安装区域所经历的电压波动水平、设备类型、稳压器类型、稳压器的工作范围（稳压器的电压正确）、过压/欠压切断、电源类型控制电路，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器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。
• 由于稳定器以 kVA 为单位（与变压器以 kVA 为单位而不是 kW 的情况相同），因此也可以通过简单地将设备电压乘以最大额定电流来计算瓦数。
• 建议为稳定器评级添加一个安全裕度，通常为 20-25%。这对于未来在稳定器输出中添加更多设备的计划很有用。
• 如果设备以瓦特为单位，请在计算稳定器的 kVA 额定值时考虑功率因数。相反，如果稳定器的额定单位为 kW 而不是 kVA，则将功率因数乘以电压和电流的乘积。

下面是现场解答的例子，如何选择合适尺寸的稳压器 用于您的电器

假设电器（空调或冰箱）的额定功率为 1kVA。因此，20% 的安全余量为 200 瓦。通过将这些瓦数添加到实际额定值，我们得到 1200 VA 瓦数。所以 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。而对于商业和工业应用，则使用单相和三相大额定稳定器。

希望所提供的信息对读者有用和有用。我们希望读者就这个话题发表自己的看法，并回答这个简单的问题——现代稳压器中 RS232/RS485 通信功能的目的是什么，请在下面的评论部分中。