穩(wěn)壓器是使輸出電壓穩(wěn)定的設備。穩(wěn)壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成。當輸入電壓或負載變化時,控制電路進行取樣、比較、放大,然后驅動伺服電機轉動,使調壓器碳刷的位置改變,通過自動調整線圈匝數(shù)比,從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。
穩(wěn)壓器可廣泛應用于:工礦企業(yè)、油田、鐵路、建筑工地、學校、醫(yī)院、郵電、賓館、科研等部門的電子計算機、精密機床、計算機斷層掃描攝影(CT)、精密儀器、試驗裝置、電梯照明、進口設備及生產流水線等需要電源穩(wěn)定電壓的場所。也適應于電源電壓過低或過高、波動幅度大的低壓配電網(wǎng)末端的用戶及負載變動大的用電設備,特別適用于一切對電網(wǎng)波形要求高的穩(wěn)壓用電場所。大功率補償式電力穩(wěn)壓器可接火力、水力、小型發(fā)電機。
工作原理:
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構成,如圖所示。
鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈(或原線圈),另一個線圈接用電器稱為次級線圈(或副線圈)。實際的變壓器是很復雜的,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(經空氣閉合的磁感應線)等,為了簡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行時(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,負載所用的交流電壓都要經過逆變電路,即逆變電路始終處于工作狀態(tài),在線式UPS一般為雙變換結構。所謂雙變換是指UPS正常工作時,電能經過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負載 。
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變?yōu)橹绷麟?,再通過高質量的逆變器將直流電轉換為高質量的正弦波交流電輸出給計算機。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,同時對蓄電池充電管理;在停電時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,因此不存在切換時間問題,適用于對電源有嚴格要求的場合。
在線式正弦波輸出UPS的主要具有以下特點:
(1)由于在線式UPS無論是在市電正常時,還是在市電中斷由機內蓄電池向逆變器供電期間,它對負載的供電均是由UPS的逆變器提供。正因為如此,從根本上消除了來自市電電網(wǎng)的任何電壓波動和干擾對負載工作的影響,真正實現(xiàn)了對負載的無干擾穩(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。當市電電壓變化范圍為180~250V時,它的輸出電壓穩(wěn)定范圍可達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)市電中斷時在線式UPS能真正實現(xiàn)對負載的不間斷供電。只要機內蓄電池能向UPS逆變器提供能量,無論市電是否中斷,在線式UPS都是由逆變器向負載供電。因此,從市電供電到市電中斷的過程中,在線式UPS內部并沒有產生任何轉換動作,其對負載供電的轉換時間為零。
(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%負載加載或負載減載時,它的輸出電壓變化范圍為1%左右,這種變化的持續(xù)時間一般為1~3周波。
(5)在線式UPS一般采用20kHz以上的PWM技術,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“強電”驅動部分與“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。