第3章交流穩(wěn)壓器《城軌控制電源設(shè)備維護》教學(xué)課件

《城軌控制電源設(shè)備維護》?精品課件合集城軌控制電源設(shè)備維護第一章信號設(shè)備的供電概況第二章變壓器第三章交流穩(wěn)壓器第四章低壓電器第五章電機第六章開關(guān)電源第七章UPS和蓄電池第八章電磁式信號電源屏系統(tǒng)第九章

信號智能電源屏第十章通信電源系統(tǒng)概述第三章交流穩(wěn)壓器第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器單相感應(yīng)調(diào)壓器三相感應(yīng)調(diào)壓器使用感應(yīng)調(diào)壓器時的注意事項第二節(jié)自動補償式交流穩(wěn)壓器自動補償式交流穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理自動補償式交流穩(wěn)壓器的電氣特性自動補償式交流穩(wěn)壓器的特點第三節(jié)穩(wěn)壓變壓器鐵磁諧振穩(wěn)壓變壓器第四節(jié)參數(shù)穩(wěn)壓器參數(shù)穩(wěn)壓器

信號電源由外電網(wǎng)供電，電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)荷的變化都會引起電壓的不穩(wěn)定，超過規(guī)定的電壓波動范圍，往往會影響信號設(shè)備的正常工作，甚至造成錯誤工作。因此，必須對交流電源進行穩(wěn)壓，以保證供電電壓的穩(wěn)定。交流穩(wěn)壓器的種類很多，大體上可分為兩大類。

（a）圖所示的第一類穩(wěn)壓器包括調(diào)整部分和控制部分。當(dāng)輸出電壓發(fā)生變動時，則通過控制部分控制調(diào)整部分進行調(diào)壓，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。由于它是對輸出電壓進行采樣控制，因此無論是對于電網(wǎng)電壓的波動還是對于因負(fù)荷的變化所引起的輸出電壓的變動，均具有穩(wěn)壓作用。其穩(wěn)壓精度可通過調(diào)節(jié)控制部分的靈敏度來進行控制，穩(wěn)壓精度通?？蛇_到1%～3%。調(diào)整部分常用飽和電抗器、晶閘管元件、自耦變壓器、感應(yīng)調(diào)壓器、正弦能量分配器等，分別稱為飽和電抗器式、晶閘管移相調(diào)壓式、自耦變壓器式、感應(yīng)調(diào)壓器式、正弦能量分配器式交流穩(wěn)壓器?？刂撇糠执蠖嗖捎镁w管等構(gòu)成的比較放大電路，有的還使用繼電器控制電路。這類穩(wěn)壓器穩(wěn)壓精度高且可調(diào)節(jié)，除晶閘管式外，輸出波形畸變小，穩(wěn)壓性能較理想，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修較困難。（a）

（b）所示的第二類交流穩(wěn)壓器采用對電壓具有“惰性”的設(shè)備，由于它的“惰性”作用，使輸出電壓不隨輸入電壓的波動而變動。但對于因負(fù)荷變化而引起的輸出電壓變動則不能起穩(wěn)壓作用。目前廣泛采用的“惰性”設(shè)備大多是輸出繞組所在鐵芯處于磁飽和狀態(tài)的特殊變壓器，因此其效率較低，輸出波形有失真。穩(wěn)壓變壓器和參數(shù)穩(wěn)壓器（統(tǒng)稱鐵磁諧振式）屬于這一類。雖然第二類交流穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓性能欠佳，但因其具有設(shè)備簡單、運行可靠、維修方便等突出優(yōu)點，因此在負(fù)荷變動不劇烈、對于輸出電壓的波形要求不高的場合得到廣泛的應(yīng)用。（b）第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

感應(yīng)調(diào)壓器有單相和三相之分。

感應(yīng)調(diào)壓器的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系，它們共處于一個磁場中，很像一個自耦變壓器，但兩繞組的相對位置是可以改變的。

感應(yīng)調(diào)壓器按冷卻方式，可分為干式和油浸式兩種，信號電源設(shè)備中所用的都是干式的。

感應(yīng)調(diào)壓器式交流穩(wěn)壓器的功率可達數(shù)百千伏安，它的穩(wěn)壓范圍寬，穩(wěn)壓精度可調(diào)節(jié)，輸出電壓波形幾乎無畸變，穩(wěn)壓性能是理想的。但它體積大、價格貴、功耗大。

第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器一、單相感應(yīng)調(diào)壓器

單相感應(yīng)調(diào)壓器由公共繞組g和二次串聯(lián)繞組C組成。通常g置于定子上，C置于轉(zhuǎn)子上。

單相感應(yīng)調(diào)壓器的繞組連接有正接和反接兩種接法。（a）正接法（b）反接法第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

單相感應(yīng)調(diào)壓器的公共繞組平面與串聯(lián)繞組平面在空間有一定的夾角，如圖3.3所示。圖3.3單相感應(yīng)調(diào)壓器公共繞組與串聯(lián)繞組的空間位置第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

公共繞組g的勵磁磁勢產(chǎn)生一個單相脈動磁場，即在串聯(lián)繞組C中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。當(dāng)C的線圈平面和g的線圈平面重合時，C繞組中的感應(yīng)電勢為最大值ECmax。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

角度時，與C繞組所交鏈的磁通量相應(yīng)發(fā)生變化，EC的大小隨之變化，其方向與g繞組的感應(yīng)電勢Eg相同或相反（視其連接方式以及

角的大小而定）；而此時感應(yīng)電勢不隨角位移的變化產(chǎn)生相位的變化，因為磁場是脈動的。空載輸出電壓為：U20≈±ECmaxcos

，正接法取“＋”，反接法取“－”。當(dāng)

在0

～180

變化時，U20在U1±ECmaxcos

到U1

ECmaxcos

間變化。改變角位移

的大小，即可調(diào)節(jié)輸出電壓而達到穩(wěn)壓的目的。第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

在正接法中，輸入電壓降低時，輸出電壓也會降低，當(dāng)輸出電壓低于額定下偏值的整定值時，轉(zhuǎn)子將被控制向著一個方向旋轉(zhuǎn)，使得公共繞組和串聯(lián)繞組之間的夾角減小，使輸出電壓上升至額定值；輸入電壓上升，輸出電壓也上升，當(dāng)輸出電壓高于額定值的上偏整定值時，轉(zhuǎn)子被控制向另一個方向旋轉(zhuǎn)，公共繞組和串聯(lián)繞組之間的夾角增大，使輸出電壓下降到額定值，如圖（a）所示。（a）正接法第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

在反接法中，若輸入電壓降低，則輸出電壓也下降，當(dāng)輸出電壓低于額定值的下偏整定值時，轉(zhuǎn)子被控制向一個方向旋轉(zhuǎn)，公共繞組和串聯(lián)繞組之間的夾角增大，使輸出電壓回復(fù)到額定值；輸入電壓上升，輸出電壓也上升，當(dāng)輸出電壓高于額定值的上偏整定值時，轉(zhuǎn)子被控制向著另一個方向旋轉(zhuǎn)，公共繞組和串聯(lián)繞組之間的夾角減小，使輸出電壓回復(fù)到額定值，如圖（b）所示。（b）反接法第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

單相感應(yīng)調(diào)壓器負(fù)載運行時，負(fù)載電流在C繞組中產(chǎn)生磁勢，當(dāng)g繞組與C繞組的軸線重合時，這個磁勢將被g繞組所產(chǎn)生的磁勢相平衡；而當(dāng)兩繞組的軸線不重合時，這個磁勢的垂直分量不能被g繞組產(chǎn)生的磁勢所平衡，于是就會在鐵芯中產(chǎn)生很大的磁通通過C繞組，使C繞組的電抗增大而降低輸出電壓，特性變壞，附加損耗增加。

為了消除這一影響，在g繞組的同側(cè)必須設(shè)置一個自身短路且軸線又與g的軸線相垂直的補償繞組B，用來補償負(fù)載電流產(chǎn)生的磁勢，以免負(fù)載運行時有較大的電壓降落。此時橫軸磁勢分量所產(chǎn)生的磁通會在B繞組中產(chǎn)生橫軸磁勢分量。單相感應(yīng)調(diào)壓器的磁勢平衡用下式表示：式中，I0

——

勵磁電流；Kg、KC、KB

——

g、C、B繞組的系數(shù)；

KgWg、KCWC、KBWB

——

g、C、B繞組的有效匝數(shù)。

單相感應(yīng)調(diào)壓器的輸入、輸出線都裝在機殼的接線端子上，輸入為AX，輸出為ax。第一節(jié)

感應(yīng)調(diào)壓器二、三相感應(yīng)調(diào)壓器

三相感應(yīng)調(diào)壓器通常采用自耦式連接方法。圖3.5為正接法接線圖。因為三相感應(yīng)調(diào)壓器在結(jié)構(gòu)上是對稱的，所以只需討論其中一相的調(diào)壓情況。圖3.6所示為A相電路圖，輸入電壓接入轉(zhuǎn)子繞組WZ，定子繞組WD與WZ串聯(lián)后輸出。旋轉(zhuǎn)磁場由WZ產(chǎn)生。接通電源后，在WZ中產(chǎn)生感應(yīng)電勢E1。WD中由于磁場的作用也產(chǎn)生了感應(yīng)電勢E2。E2和E1的大小與各繞組的有效匝數(shù)成正比，且

，式中n12為WZ和WD的匝數(shù)比。圖3.5三相感應(yīng)調(diào)壓器正接法接線圖圖3.6單相等效電路圖第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組平面和定子繞組平面相垂直（與其法線相重合）時，兩繞組的感應(yīng)電勢同時達到最大值。若將轉(zhuǎn)子繞組逆著旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由重合位置轉(zhuǎn)動一個角度

，則

滯后

一個同樣的角度

，見圖3.7。若不考慮繞組間的漏阻抗及勵磁電流等因素，根據(jù)電勢平衡，可得

（a）（b）圖3.7相位差角的形成根據(jù)余弦定理，輸出相電壓的有效值為第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器圖3.8為三相感應(yīng)調(diào)壓器正接法空載調(diào)壓相量圖，從圖中可看出輸出電壓與定、轉(zhuǎn)子繞組間夾角

的關(guān)系。輸入電壓變化時，可改變定、轉(zhuǎn)子繞組間相對角位移的大小，使輸出

電壓獲得平滑無級的調(diào)節(jié)而達到穩(wěn)壓的目的。（a）電源電壓下降時（b）電源電壓上升時圖3.8三相感應(yīng)調(diào)壓器正接法空載調(diào)壓相量圖第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

若電源電壓降低，則輸出電壓也隨之降低，當(dāng)輸出電壓降到低于額定值的下偏整定值時，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動電機帶動向一個方向旋轉(zhuǎn)，兩繞組間的夾角減小，使輸出電壓上升回復(fù)到額定范圍內(nèi)。

若電源電壓上升，則輸出電壓也上升，當(dāng)輸出電壓升到高于額定的上偏整定值時，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動電機帶動向另一個方向旋轉(zhuǎn)，兩繞組間的夾角增大，輸出電壓則降低直到回復(fù)到額定范圍內(nèi)。第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

三相感應(yīng)調(diào)壓器的反接法連接如圖3.9（a）所示。這時，旋轉(zhuǎn)磁場由定、轉(zhuǎn)子繞組共同產(chǎn)生。它的單相等效電路如圖3.9（b）所示。輸出電壓

。同樣的，在輸入電壓變化時，可通過改變兩繞組間的相對角位移的大小，使輸出電壓穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)。（a）（b）圖3.9三相感應(yīng)調(diào)壓器反接法接線圖第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

圖3.10所示為三相感應(yīng)調(diào)壓器反接法的空載調(diào)壓向量圖。在反接法中，若電源電壓降低，則輸出電壓也降低，當(dāng)輸出電壓降至低于額定值的下偏整定值時，轉(zhuǎn)子被帶動向著一個方向旋轉(zhuǎn)，兩繞組間的夾角增大，使輸出電壓升至額定范圍內(nèi)。若電源電壓升高，則輸出電壓也升高，當(dāng)輸出電壓升到高于額定值的上偏整定值時，轉(zhuǎn)子被帶動向著另一個方向旋轉(zhuǎn)，兩繞組間的夾角減小，使輸出電壓降低直至回復(fù)到額定范圍內(nèi)。（a）電源電壓下降時（b）電源電壓上升時圖3.10三相感應(yīng)調(diào)壓器反接法空載調(diào)壓相量圖第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

三相感應(yīng)調(diào)壓器運行時，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓波動，也可以通過改變兩繞組間的夾角來使輸出電壓回復(fù)到額定范圍內(nèi)。

經(jīng)三相感應(yīng)調(diào)壓器穩(wěn)壓后的輸出電壓與輸入電壓不再同相位，但保持了正弦波形，頻率也未改變，這對使用沒有影響。

三相感應(yīng)調(diào)壓器的輸入、輸出線均接在機殼接線盒內(nèi)的接線板上，輸入為A、B、C，輸出為a、b、c。

感應(yīng)調(diào)壓器的傳動控制為電動/手動兩用式，并有標(biāo)明“升壓”“、降壓”傳動方向的指示牌。

第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器三、使用感應(yīng)調(diào)壓器時的注意事項

（1）新安裝或長期不用的感應(yīng)調(diào)壓器在投入運行前，應(yīng)用500

V兆歐表測量繞組間絕緣電阻和繞組對地絕緣電阻，不低于0.5

M

時方可使用，否則要進行干燥處理，方法如下：

①用電熱器或其他熱源加熱，但必須有良好的通風(fēng)條件，注意使其不致過熱，防止熱源觸及繞組和其他導(dǎo)電部分，繞組溫度不超過120

C。

②在感應(yīng)調(diào)壓器的輸入端接上調(diào)壓設(shè)備，輸出端短接，在輸入端加上10%左右的額定電壓，使輸出端短路電流稍低于額定電流，熱烘驅(qū)出潮氣。

（2）感應(yīng)調(diào)壓器的機座應(yīng)接地良好，以保證安全。

第一節(jié)感應(yīng)調(diào)壓器

（3）傳動裝置應(yīng)保持靈活，轉(zhuǎn)子在180

內(nèi)轉(zhuǎn)動，正、反方向應(yīng)注意均衡，當(dāng)輸出電壓達最高或最低極限時，行程開關(guān)應(yīng)保證切斷驅(qū)動電機電源。

（4）感應(yīng)調(diào)壓器的負(fù)載不得超過額定值，如超過時間較長，易使感應(yīng)調(diào)壓器燒毀或縮短壽命。

（5）應(yīng)保持感應(yīng)調(diào)壓器的清潔，不許水滴、油污及塵土落入感應(yīng)調(diào)壓器內(nèi)部；應(yīng)定期停電拆下網(wǎng)罩除去調(diào)壓器內(nèi)積存的塵土。感應(yīng)調(diào)壓器周圍應(yīng)留有適當(dāng)空間，以利通風(fēng)散熱。

（6）經(jīng)常檢查感應(yīng)調(diào)壓器的軸承有無漏油及發(fā)熱等情況，定期補充滑動軸承的潤滑油，調(diào)換滾動軸承的潤滑油。

（7）感應(yīng)調(diào)壓器的保險螺栓被切斷后，應(yīng)立即查明原因，再換上同樣材料同樣尺寸的保險螺栓，方可繼續(xù)使用。

（8）感應(yīng)調(diào)壓器不能與其他變壓器、調(diào)壓器并聯(lián)運行。第二節(jié)

自動補償式交流穩(wěn)壓器一、自動補償式交流穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理

自動補償式交流穩(wěn)壓器由線性變壓器和自耦變壓器組成，如圖3.11所示。將線性變壓器的次級繞組串聯(lián)在主電路中，控制其初級電壓的大小和極性，利用其次級線圈電壓對輸入電壓進行補償，以實現(xiàn)穩(wěn)壓的目的。自耦變壓器有兩個滑動觸點，改變觸點的位置，即可改變線性變壓器初級電壓的大小和極性。觸點由伺服電機驅(qū)動。伺服電機由控制電路予以控制。圖3.11滑動觸點自動補償式穩(wěn)壓器原理示意圖第二節(jié)

自動補償式交流穩(wěn)壓器

由于調(diào)壓方式是機械式的，且有碳刷滑動觸點，因而就存在著兩個致命的缺點：一是動態(tài)響應(yīng)性能差；二是機械傳動和滑動觸點的可靠性差，故障率高，易引起電弧、火花，增加了使用和維護的難度。

無觸點補償式交流穩(wěn)壓器的主電路如圖3.12所示。由線性變壓器T1、T2、T3和晶閘管SCR1～SCR8構(gòu)成組合式全橋電路。由控制電路控制晶閘管實現(xiàn)不同的組合導(dǎo)通，進而決定各線性變壓器的升壓、降壓、直通等不同狀態(tài)和組合，可以構(gòu)成15種不同的組合狀態(tài)，可以在不同輸入電壓情況下實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。補償變壓器的數(shù)量和副邊電壓值決定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓精度和穩(wěn)壓范圍。根據(jù)需要，用控制電路控制各晶閘管的導(dǎo)通或截止，就能實現(xiàn)自動穩(wěn)壓。圖3.12無觸點補償式交流穩(wěn)壓器的主電路原理圖第二節(jié)

自動補償式交流穩(wěn)壓器二、自動補償式交流穩(wěn)壓器的電氣特性APC系列無觸點交流穩(wěn)壓器的電氣特性如下：（1）輸入電壓范圍165～275

V；（2）輸入頻率范圍47～63

Hz；（3）穩(wěn)壓精度≤±3%；（4）輸出波形附加失真度：≤1%；（5）輸出頻率與市電同步；（6）反應(yīng)時間：≤4

ms/V；（7）輸入功率因數(shù)：0.95～1；（8）輸出功率因數(shù)：0.7～1；（9）滿載效率：≥95%；（10）噪聲：≤45

dB；（11）具有過載保護、過高/欠壓保護、異常自動旁路功能。第二節(jié)

自動補償式交流穩(wěn)壓器三、自動補償式交流穩(wěn)壓器的特點

（1）性能好，效率高，各項指標(biāo)和效果均優(yōu)于電源屏中常用的參數(shù)穩(wěn)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器式交流穩(wěn)壓器；

（2）輸入功率因數(shù)高，在輸入電壓和負(fù)載變化的整個范圍內(nèi)，穩(wěn)壓器本身不會產(chǎn)生非線性電流成分，為凈化電網(wǎng)環(huán)境提供了可靠保證；

（3）輸出負(fù)載適應(yīng)能力強，對各種非線性（強容性、強感性、沖擊性等）負(fù)載都能可靠無誤地供電；

（4）動態(tài)性能好，對輸入電壓的突然變化，輸出電壓的調(diào)整時間因為電路中不存在鐵磁諧振非線性電路環(huán)節(jié)，因而無附加波形失真；

（5）當(dāng)輸入電源頻率變化以及輸入電壓或輸出負(fù)載電流存在非線性成分時，輸出電源受到的影響小于其他類型電源；

（6）無機械傳動和觸點磨損，可靠性高，噪聲低；

（7）成本低。第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器一、鐵磁諧振

在線性電路中，線性電感和電容相串聯(lián)或并聯(lián)，在一定的頻率下能使電路發(fā)生諧振。固定電源頻率和電容量，調(diào)節(jié)線性電感，是調(diào)諧的方法之一。線性電感的改變只能通過改變線圈的匝數(shù)或鐵芯的位置來實現(xiàn)，在線圈匝數(shù)和鐵芯位置固定的條件下，改變電感線圈兩端的電壓不會使電感量發(fā)生變化。如果電感線圈的鐵芯工作于飽和狀態(tài)，那么線圈兩端電壓的改變將會引起電感量的改變，這種電感稱為非線性電感。由非線性電感與線性電容器所組成的串聯(lián)或并聯(lián)電路，可通過改變外加電壓使電路達到諧振。通常把這種諧振稱為鐵磁諧振。第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

圖3.13（a）所示的電路中，調(diào)壓變壓器的輸出端并接一個帶鐵芯的電感線圈L和電容器C，它們組成了并聯(lián)諧振電路。在電源頻率一定的情況下，調(diào)節(jié)變壓器次級線圈的電壓時，L支路和C支路中的電壓、電流的變化關(guān)系如圖3.13（b）所示。在L支路中，當(dāng)IL＝0時，UL＝0。逐漸增大IL，UL也隨著升高。當(dāng)UL升高到一定值時，盡管IL再增大，UL幾乎不再升高，這是因為鐵芯已趨于飽和。而C在支路中，只要在電容器的耐壓范圍內(nèi)，UC與IC總是成正比變化。（a）（b）圖3.13并聯(lián)鐵磁諧振電路第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器二、穩(wěn)壓變壓器

穩(wěn)壓變壓器在單一鐵芯上同時實現(xiàn)穩(wěn)壓和變壓雙重功能，既不同于普通的電源變壓器，又不同于一般的磁飽和電抗器。穩(wěn)壓變壓器具有較大的時間常數(shù)，因此對外來沖擊干擾具有緩沖能力；它的主磁路是封閉的，所以漏泄較小，效率較高，對附近電子設(shè)備的干擾較?。凰Y(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護方便、經(jīng)濟耐用，是一種性能優(yōu)越的穩(wěn)壓設(shè)備，廣泛用于各種自動化系統(tǒng)中。在信號電源設(shè)備中，小站電源屏采用了穩(wěn)壓變壓器。第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

信號電源設(shè)備中的穩(wěn)壓變壓器多采用外鐵式結(jié)構(gòu)，是用“日”字形鐵芯增加磁分路后構(gòu)成的，如圖3.14所示。磁分路將原有兩個窗口再一分為二，使鐵芯整體形成“田”字形，通常上、下窗口容積之比約為1∶4。

在中間的鐵芯（主鐵芯）上繞著初級繞組、諧振繞組和次級電壓輸出繞組（負(fù)載繞組）。初級繞組位于上部，接入輸入電壓。諧振繞組和負(fù)載繞組位于下部，諧振繞組和電容器組成諧振電路，負(fù)載繞組和負(fù)載連接，供給輸出電壓。初級繞組和次級繞組（包括諧振繞組和負(fù)載繞組）間有磁分路，磁分路由硅鋼片疊成，截面積通常為主鐵芯的60%～80%，與主鐵芯內(nèi)壁間保持0.1～0.2

mm的間隙。磁分路用以分路過剩的磁通。這樣，磁路就分為三個回路，一個連接著初、次級繞組，另一個連接著初級繞組，還有一個只連接著次級繞組。后兩個回路是互相隔離的。圖3.14穩(wěn)壓變壓器結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

在初級還繞有與負(fù)載繞組反向連接的補償繞組，它的感應(yīng)電壓與輸出電壓反向疊加，以進一步提高穩(wěn)壓精度。當(dāng)輸入電壓較高時，負(fù)載繞組兩端的電壓略有升高，補償繞組兩端的電壓也有所升高，因它們反向串聯(lián)，只要配合恰當(dāng)，負(fù)載繞組兩端升高的電壓幾乎被補償繞組兩端升高的電壓相抵消，使輸出電壓保持不變，以達到穩(wěn)壓的目的。圖3.15外磁分路上述磁分路放在內(nèi)部，稱為內(nèi)磁分路。磁分路中的磁通方向與主磁路垂直，特別是磁分路中的磁通垂直穿過主磁路鐵芯疊片時，相當(dāng)于在磁分路和主磁路間增設(shè)了多道氣隙，使等效的漏磁電感明顯下降。為解決這一問題，將磁分路附加在鐵芯兩側(cè)，如圖3.15所示。這樣，通過改變磁分路與主磁路之間的氣隙，可按設(shè)計要求得到合適的等效的漏磁電感。

外鐵式結(jié)構(gòu)雖然加工工藝性強，但漏磁少。此外，還有內(nèi)鐵式結(jié)構(gòu)，它的繞組繞在兩側(cè)鐵芯柱上，磁分路在中間。

穩(wěn)壓變壓器不同于一般的變壓器，有其獨特的工作特點，即它的初級工作在非飽和狀態(tài)，而次級工作在飽和狀態(tài)。次級之所以飽和，是因為諧振繞組與諧振電容器產(chǎn)生并聯(lián)鐵磁諧振所致。磁分路為部分初級繞組產(chǎn)生的磁通提供了直接返回初級的通路，而不與次級相交鏈，同時也為部分次級磁通返回次級提供回路而不與初級相交鏈。第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

鐵磁并聯(lián)諧振電路的伏安特性如圖3.16所示。起初，次級電壓隨著輸入電壓的升高而升高，次級繞組中超前電壓的電容性電流也相應(yīng)增大。而當(dāng)次級鐵芯飽和時，諧振繞組中滯后電壓的電感圖3.16穩(wěn)壓變壓器的簡化等效電路圖性電流增大，但諧振電路總電流較小，使初級電流減小。當(dāng)輸入電壓繼續(xù)升高時，容性電流與感性電流的絕對值相等，初級電流最小，此時的次級電壓稱為“谷點”電壓，為穩(wěn)壓器的最佳工作點。

初級電壓U1與次級電壓U2的數(shù)值比不遵循匝比關(guān)系:第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

穩(wěn)壓變壓器的電壓電流相量圖如圖3.17所示。假設(shè)等效電路的各點電壓均為正弦波，如以輸出電壓

為基準(zhǔn)，

與之同相，

超前，

滯后，則

。由

產(chǎn)生的電壓

比

超前90o，

是

和

的相量和。在輸入電流發(fā)生變化時，只引起

和

的變化，輸入電壓的變化完全作用在LP上，從而使輸出電壓保持恒定。圖3.17穩(wěn)壓變壓器電壓、電流相量圖第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

當(dāng)負(fù)載電流超過額定值或短路時，將在LP上產(chǎn)生很大的壓降，使加在并聯(lián)諧振電路上的電壓不足以維持次級鐵芯飽和，從而破壞諧振狀態(tài)，使得輸出電壓階躍下降。當(dāng)輸出端完全短路時，輸出電壓為零，輸出電流約為額定電流的1.5～2倍。穩(wěn)壓變壓器的輸出電壓隨著過載電流的增大而下降的特性稱為下垂特性，亦即保護特性，如圖3.18所示。圖中，I2N為額定輸出電壓，IS0為短路電流。圖3.18穩(wěn)壓變壓器的保護特性第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

穩(wěn)壓變壓器的輸出電壓波形嚴(yán)重畸變，是因為其工作在磁飽和狀態(tài)，輸出電壓中包含著豐富的奇次諧波。它的基波和各次諧波有效值與整個波形有效值的比例是：基波90%～95%，三次諧波25%～35%，五次諧波7%～10%，七次諧波3%～5%。可見，高次諧波的幅值很小，只要濾除三次、五次諧波后，就能得到較好的正弦波形。為此，可增設(shè)三次、五次諧波濾波電路，圖3.19帶濾波電路的穩(wěn)壓變壓器如圖3.19所示。此時，諧振電容C分成兩部分，C＝C3＋C５，C3與L3組成三次諧波濾波電路，C5與L5組成五次諧波濾波電路。在基波條件下，由于,,,,可忽略不計。鐵磁諧振電路由（C3＋C5）與WC組成。第三節(jié)

穩(wěn)壓變壓器

另外，還可采用雙磁分路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓變壓器來改變輸出波形。其結(jié)構(gòu)如圖3.20所示。它有兩個磁分路，其中磁分路S2和波形補償繞組W4對輸出波形起補償作用。波形補償繞組W4與諧振繞組W2反向串聯(lián)，然后接到諧振電容上。在波形補償繞組的鐵芯中有兩部分磁通流過：一部分來自初級，這部分磁通在波形補償繞組中感應(yīng)出基波電壓；另一部分是輸出繞組的部分漏磁通，圖3.20雙磁分路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓變壓器這部分磁通在波形補償繞組中感應(yīng)出幾乎與輸入電壓中的高次諧波相同的諧波電壓。由于兩繞組反向串聯(lián)，諧振繞組中的高次諧波與波形補償繞組中的高次諧振相抵消，使得次級鐵芯中磁通的高次諧波分量大大減小，從而可得到接近正弦波的輸出電壓。波形失真度不大于10%。第四節(jié)

參數(shù)穩(wěn)壓器

參數(shù)穩(wěn)壓器是一種新型的交流穩(wěn)壓器，它集隔離變壓、穩(wěn)壓、抗干擾、凈化功能于一體，具有穩(wěn)壓范圍寬、精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、負(fù)載短路自動保護、可靠性高、壽命長等一系列優(yōu)點，尤其