中心議題：
- 交流穩壓電源的損耗分析
- 關(guān)于交流穩壓電源節能的研究
1引言
交流穩壓電源作為交流供電系統中的重要環(huán)節，得到了越來(lái)越廣泛的應用。它不僅能穩定電壓，改善供電質(zhì)量，同時(shí)還具備對負載進(jìn)行有效保護、延長(cháng)設備使用壽命、協(xié)助使用者對供電進(jìn)行管理的功能。但是，穩壓電源自身的損耗問(wèn)題，也引起了人們的重視。如何把穩壓與節能結合起來(lái)，是電源工作者的一個(gè)重要研究課題。
2交流穩壓電源的損耗分析
交流穩壓電源作為配電設備，在工作過(guò)程中存在自身的損耗問(wèn)題。由于不同的穩壓原理和不同廠(chǎng)家穩壓電源的不同品質(zhì)，這種損耗相差很大，其中自耦調壓型穩壓電源的損耗相對是較小的?，F就自耦調壓型穩壓電源在實(shí)際工作中的損耗問(wèn)題進(jìn)行初步分析。
在眾多安裝了穩壓電源的場(chǎng)所，穩壓電源往往被作為局部負載的供電設備，使其24小時(shí)處于工作狀態(tài)。但是，大多數負載每天平均工作時(shí)間約為 5h～8h，其余的16h～19h穩壓電源處于空載狀態(tài)，于是電源存在長(cháng)時(shí)間的空載損耗。另一方面，穩壓電源帶負載工作的過(guò)程中，隨著(zhù)電網(wǎng)總負載量大小的變化，電網(wǎng)電壓在不同時(shí)段也會(huì )有高低不同，必然有一段時(shí)間電網(wǎng)電壓滿(mǎn)足設備用電要求（一般為220V±10％），而這時(shí)穩壓電源仍然在工作中，這也是一種不必要的損耗，造成能源浪費。這種情況在不同地區不同時(shí)段的反映不同，假設在負載工作的5h～8h中有一半時(shí)間電網(wǎng)電壓是符合負載額定工作電壓要求的。根據這一假設，結合機械工業(yè)標準ZBK42002—87接觸式自動(dòng)調壓器額定性能數據，對自耦穩壓器的損耗進(jìn)行估算，如表1、表2所示。
表1自耦穩壓器的損耗估算（負載每天工作5h）
自耦穩壓器的損耗估算
表2 自耦穩壓器的損耗估算（負載每天工作8小時(shí)）
自耦穩壓器的損耗估算
功率表中“多余損耗”欄為負載工作而市電基本正常時(shí)的電能損耗和空載損耗之和，“所占比例”欄為多余損耗占全部損耗的百分比，“全年耗電”欄為不必要的多余損耗一年內所耗電能。從表中可以看出，在各種功率自耦穩壓電源的損耗中，不必要的“多余損耗”占全部能耗的64％以上，而全年多余的電損耗卻在幾百至上千（kW·h），由此看出這種不必要的電力損耗是相當大的。以上還是效率較高的自耦調壓穩壓電源的電能損耗估算，對于其他效率較低的穩壓電源，其損耗則是以上數據的幾倍到十幾倍，電能的浪費更是相當驚人。因此，如何減少“多余損耗”是交流穩壓電源節能的關(guān)鍵，為此，有必要對現行的穩壓電源進(jìn)行性能評估與改進(jìn)，以便在穩壓過(guò)程中盡量減少電能的損耗，以達到節約資源與環(huán)境保護的目的。
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3關(guān)于交流穩壓電源節能的研究
交流穩壓電源以其穩壓和有效保護用電設備等特性而得到用戶(hù)的青睞，如果在負載不工作和市電正常供電的情況下，穩壓電源能自動(dòng)進(jìn)入“休眠”狀態(tài)節約電能，則成為真正的節能型交流穩壓電源。
3．1交流穩壓電源的節能原理
根據以上構思，對自耦調壓型穩壓電源而言，其穩壓與節能工作原理如圖1所示。
圖1 交流穩壓電源節能原理圖
圖中實(shí)線(xiàn)部分為通常的自耦調壓型穩壓電源原理框圖，虛線(xiàn)部分是為達到節能目的而增加的控制電路。在框圖中虛線(xiàn)部分的作用下，當負載不工作或負載工作而市電正常供電時(shí)，穩壓電源均處于“休眠”節能工作狀態(tài)，這時(shí)調壓穩壓主通道幾乎不耗電，從而達到節能和環(huán)保的目的。
3．2交流穩壓電源節能典型電路分析
由以上交流穩壓電源節能原理分析可知，要想達到節能的目的，最容易想到也是最容易實(shí)現的是在穩壓電源中加入直通旁路通道，如圖2所示，當穩壓電源在負載不工作或市電正常時(shí)，節能控制電路斷開(kāi)S1和S2，接通S3，切換到市電直通狀態(tài)，使穩壓主電路不耗電，而當負載工作且電網(wǎng)電壓不正常時(shí)（例如大于242V或小于198V），則S3斷開(kāi)，S1和S2接通，進(jìn)入穩壓工作狀態(tài)，這種方法幾乎適用于所有的穩壓電源。但它有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：
（1）在市電直通與穩壓轉換過(guò)程中，存在瞬間斷電現象；
（2）當負載功率較大時(shí)，用于轉換的S1、S2和S3要求采用大電流的通斷器（如交流接觸器等），增大了整機成本。
圖2 旁通電路圖
為了克服以上方案的不足，對于自耦調壓型穩壓電源，有一個(gè)更好的解決方案，如圖3所示。當需要穩壓工作時(shí)，S接通，電路進(jìn)入正常的調壓穩壓狀態(tài)；當負載不工作或市電正常時(shí)，控制電路控制炭刷A移動(dòng)到固定點(diǎn)B位置，然后斷開(kāi)S，市電在B－A點(diǎn)直通供電，此時(shí)自耦調壓器不耗電能，即可以達到節能的目的。由于空載和負載時(shí)流經(jīng)S的電流遠小于整機額定電流，因此S可用很小電流的通斷器，并且直通和穩壓轉換時(shí)不會(huì )出現瞬間斷電，是一種較理想的實(shí)現方式。
圖3 自耦調壓型改進(jìn)方案
3．3應用
中山大學(xué)電器設備廠(chǎng)根據多年來(lái)生產(chǎn)穩壓電源的經(jīng)驗，按照以上節能原理，已經(jīng)研制了“空損耗”的節能型穩壓電源產(chǎn)品。把普通的穩壓電源更換成節能型穩壓電源后，節能都在65％以上，效果非常顯著(zhù)。相信經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的完善和推廣應用，將會(huì )取得良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，為我國的節能與環(huán)保事業(yè)作出貢獻。
