穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備。穩(wěn)壓器由調(diào)壓電路、控制電路、及伺服電機(jī)等組成。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化時(shí),控制電路進(jìn)行取樣、比較、放大,然后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),使調(diào)壓器碳刷的位置改變,通過自動(dòng)調(diào)整線圈匝數(shù)比,從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。
穩(wěn)壓器可廣泛應(yīng)用于:工礦企業(yè)、油田、鐵路、建筑工地、學(xué)校、醫(yī)院、郵電、賓館、科研等部門的電子計(jì)算機(jī)、精密機(jī)床、計(jì)算機(jī)斷層掃描攝影(CT)、精密儀器、試驗(yàn)裝置、電梯照明、進(jìn)口設(shè)備及生產(chǎn)流水線等需要電源穩(wěn)定電壓的場(chǎng)所。也適應(yīng)于電源電壓過低或過高、波動(dòng)幅度大的低壓配電網(wǎng)末端的用戶及負(fù)載變動(dòng)大的用電設(shè)備,特別適用于一切對(duì)電網(wǎng)波形要求高的穩(wěn)壓用電場(chǎng)所。大功率補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器可接火力、水力、小型發(fā)電機(jī)。
工作原理:
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈,其余的繞組叫次級(jí)線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成,如圖所示。
鐵心的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線圈之間沒有電的聯(lián)系,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個(gè)線圈接交流電源稱為初級(jí)線圈(或原線圈),另一個(gè)線圈接用電器稱為次級(jí)線圈(或副線圈)。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的,不可避免地存在銅損(線圈電阻發(fā)熱)、鐵損(鐵心發(fā)熱)和漏磁(經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線)等,為了簡(jiǎn)化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線圈開路原線圈線圈中的電流)。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。
在線式是指不管電網(wǎng)電壓是否正常,負(fù)載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路,即逆變電路始終處于工作狀態(tài),在線式UPS一般為雙變換結(jié)構(gòu)。所謂雙變換是指UPS正常工作時(shí),電能經(jīng)過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負(fù)載 。
這種UPS不間斷電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài),它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計(jì)算機(jī)。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾,同時(shí)對(duì)蓄電池充電管理;在停電時(shí)則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作,因此不存在切換時(shí)間問題,適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。
在線式正弦波輸出UPS的主要具有以下特點(diǎn):
(1)由于在線式UPS無論是在市電正常時(shí),還是在市電中斷由機(jī)內(nèi)蓄電池向逆變器供電期間,它對(duì)負(fù)載的供電均是由UPS的逆變器提供。正因?yàn)槿绱耍瑥母旧舷藖碜允须婋娋W(wǎng)的任何電壓波動(dòng)和干擾對(duì)負(fù)載工作的影響,真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無干擾穩(wěn)壓供電。這顯然不是任何一種抗干擾交流穩(wěn)壓電源所能解決的。當(dāng)市電電壓變化范圍為180~250V時(shí),它的輸出電壓穩(wěn)定范圍可達(dá)220V±3%,正弦波的工作頻率穩(wěn)定范圍在50Hz±1%。
(2)在線式UPS輸出正弦波的波形失真系數(shù)小,一般小于3%。
(3)市電中斷時(shí)在線式UPS能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的不間斷供電。只要機(jī)內(nèi)蓄電池能向UPS逆變器提供能量,無論市電是否中斷,在線式UPS都是由逆變器向負(fù)載供電。因此,從市電供電到市電中斷的過程中,在線式UPS內(nèi)部并沒有產(chǎn)生任何轉(zhuǎn)換動(dòng)作,其對(duì)負(fù)載供電的轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。
(4)在線式UPS同后備式UPS相比,具有優(yōu)良的輸出電壓瞬變特性。一般在l00%負(fù)載加載或負(fù)載減載時(shí),它的輸出電壓變化范圍為1%左右,這種變化的持續(xù)時(shí)間一般為1~3周波。
(5)在線式UPS一般采用20kHz以上的PWM技術(shù),其噪聲較小,約為50dB。
(6)在線式UPS的控制電路中,采用輸入變壓器、輸出變壓器及光電耦合器件等將“強(qiáng)電”驅(qū)動(dòng)部分與“弱電”控制線路部分從電的角度隔離開來,因而電路的可靠性得到了極大的提高。這種UPS的故障率一般都很低。