การแนะนำตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ปรับและควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ และภายในช่วงอินพุตแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตให้คงที่ภายในช่วงที่กำหนดผ่านการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

พื้นฐาน

แม้ว่าจะมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหลายประเภท แต่หลักการทำงานของวงจรหลักนั้นแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไป (ยกเว้นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าพารามิเตอร์ AC) โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นวงจรสุ่มตัวอย่างสวิตช์อินพุต วงจรควบคุม แรงดันไฟฟ้า

1. สวิตช์อินพุต: เนื่องจากสวิตช์ทำงานอินพุตของตัวปรับแรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็กชนิดสวิตช์อากาศที่มีการป้องกันกระแสไฟฟ้าที่จำกัด

ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้ามีบทบาทในการป้องกัน

2. อุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า : เป็นอุปกรณ์ที่สามารถปรับแรงดันไฟขาออกได้สามารถเพิ่มหรือลดแรงดันเอาต์พุตซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของตัวปรับแรงดันไฟฟ้า

3. วงจรสุ่มตัวอย่าง: ตรวจจับแรงดันเอาต์พุตและกระแสของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าและส่งการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเอาต์พุตไปยังวงจรควบคุม

4. อุปกรณ์ขับเคลื่อน: เนื่องจากสัญญาณไฟฟ้าควบคุมของวงจรควบคุมอ่อน จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนในการขยายและแปลงกำลัง

5. อุปกรณ์ป้องกันไดรฟ์: อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อเอาต์พุตของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปมักใช้รีเลย์หรือคอนแทคเตอร์หรือฟิวส์

6. วงจรควบคุม: วิเคราะห์แบบจำลองการตรวจจับวงจรตัวอย่างเมื่อแรงดันเอาต์พุตสูง มันจะส่งสัญญาณควบคุมเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อน และอุปกรณ์ขับเคลื่อนจะขับเคลื่อนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดแรงดันเอาต์พุตเมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ สัญญาณควบคุมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อน และอุปกรณ์ขับเคลื่อนจะขับเคลื่อนอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงดันเอาต์พุต เพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุตเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของเอาต์พุตที่เสถียร .

เมื่อตรวจพบว่าแรงดันหรือกระแสเอาท์พุตอยู่นอกช่วงการควบคุมของตัวควบคุมวงจรควบคุมจะควบคุมอุปกรณ์ป้องกันเอาต์พุตให้ตัดการเชื่อมต่อเอาต์พุตเพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้า ในขณะที่อุปกรณ์ป้องกันเอาต์พุตเชื่อมต่อกับเอาต์พุตภายใต้สภาวะปกติ และอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร

การจำแนกประเภทเครื่อง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถจ่ายไฟ AC ที่เสถียรให้กับโหลดเรียกอีกอย่างว่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับพารามิเตอร์และตัวบ่งชี้คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีความเสถียร โปรดดูที่แหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีความเสถียรอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ต้องการแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ค่อนข้างเสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในด้านต่างๆ การจ่ายไฟโดยตรงจากโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับโดยไม่ใช้มาตรการใดๆ ก็ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไป

แหล่งจ่ายไฟ AC เสถียรมีการใช้งานที่หลากหลายและหลายประเภท ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 6 ประเภทดังต่อไปนี้

1 ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเฟอร์โรแมกเนติก: อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ประกอบด้วยขดลวดสำลักอิ่มตัวและตัวเก็บประจุที่สอดคล้องกันซึ่งมีคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าและโวลต์แอมแปร์คงที่ประเภทความอิ่มตัวของแม่เหล็กเป็นโครงสร้างทั่วไปในยุคแรกๆ ของตัวควบคุมประเภทนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย การผลิตที่สะดวก ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ยอมรับได้กว้าง การทำงานที่เชื่อถือได้ และความสามารถในการโอเวอร์โหลดที่แข็งแกร่งแต่ความผิดเพี้ยนของรูปคลื่นมีขนาดใหญ่และความเสถียรไม่สูงหม้อแปลงปรับแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ยังเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟที่ทำให้เกิดเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าโดยอาศัยความไม่เชิงเส้นของส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าความแตกต่างระหว่างมันกับตัวควบคุมความอิ่มตัวของแม่เหล็กอยู่ที่ความแตกต่างในโครงสร้างของวงจรแม่เหล็กและหลักการทำงานพื้นฐานก็เหมือนกันโดยตระหนักถึงฟังก์ชันสองประการของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการแปลงแรงดันไฟฟ้าในเวลาเดียวกันบนแกนเหล็กเดียว ดังนั้นจึงเหนือกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าธรรมดาและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวด้วยแม่เหล็ก

2. เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับชนิดแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็ก: อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กและตัวแปลงอัตโนมัติแบบอนุกรม และใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุตรูปแบบวงจรของมันคือการขยายเชิงเส้นหรือการมอดูเลตความกว้างพัลส์เรกูเลเตอร์ประเภทนี้มีระบบวงปิดพร้อมระบบควบคุมป้อนกลับ จึงมีความเสถียรสูงและมีรูปคลื่นเอาท์พุตที่ดีอย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้แอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กที่มีความเฉื่อยมากขึ้น ระยะเวลาในการฟื้นตัวจึงนานขึ้นเนื่องจากวิธีเชื่อมต่อตัวเอง ความสามารถในการป้องกันการรบกวนจึงไม่ดี

3 ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบเลื่อน: อุปกรณ์ที่เปลี่ยนตำแหน่งของหน้าสัมผัสแบบเลื่อนของหม้อแปลงเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าขาออก ซึ่งก็คือตัวปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขับเคลื่อนโดยเซอร์โวมอเตอร์ตัวควบคุมชนิดนี้มีประสิทธิภาพสูง มีรูปคลื่นแรงดันเอาต์พุตที่ดี และไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับลักษณะของโหลดแต่ความเสถียรต่ำและใช้เวลาพักฟื้นนาน

④ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหนี่ยวนำ: อุปกรณ์ที่ทำให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเอาต์พุตคงที่โดยการเปลี่ยนความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิของหม้อแปลงและแรงดันไฟฟ้าหลักมีโครงสร้างคล้ายกับมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบพันลวด และโดยหลักการแล้วจะคล้ายกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากว้าง รูปคลื่นแรงดันเอาต์พุตดี และกำลังสามารถเข้าถึงหลายร้อยกิโลวัตต์อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโรเตอร์มักถูกล็อค การใช้พลังงานจึงมีมากและมีประสิทธิภาพต่ำนอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุทองแดงและเหล็กมีปริมาณมาก จึงต้องใช้การผลิตน้อยลง

⑤ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าไทริสเตอร์ AC: ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ไทริสเตอร์เป็นองค์ประกอบการปรับกำลังมีข้อดีคือมีเสถียรภาพสูง ตอบสนองรวดเร็ว และไม่มีเสียงรบกวนอย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเสียหายต่อรูปคลื่นหลัก จะทำให้เกิดการรบกวนต่ออุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

⑥รีเลย์ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: ใช้รีเลย์เป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อปรับขดลวดของตัวแปลงอัตโนมัติมีข้อดีคือมีช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่กว้าง ความเร็วตอบสนองที่รวดเร็ว และต้นทุนการผลิตต่ำใช้สำหรับไฟถนนและการใช้งานที่บ้านระยะไกล

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีพาวเวอร์ซัพพลาย พาวเวอร์ซัพพลาย AC เสถียรชนิดใหม่สามประเภทต่อไปนี้ปรากฏขึ้นในช่วงทศวรรษ 19801. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบชดเชย: หรือที่เรียกว่าตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบปรับบางส่วนแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมของหม้อแปลงชดเชยจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลดด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าอินพุต สวิตช์ AC เป็นระยะ (คอนแทคเตอร์หรือไทริสเตอร์) หรือเซอร์โวมอเตอร์ต่อเนื่องใช้เพื่อเปลี่ยนขนาดหรือขั้วของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมแรงดันไฟฟ้า ให้ลบ (หรือเพิ่ม) ส่วนที่สูงกว่า (หรือส่วนที่ไม่เพียงพอ) ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าความจุของหม้อแปลงชดเชยมีค่าเพียงประมาณ 1/7 ของกำลังขับ และมีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่ความเสถียรไม่สูง2. ตัวปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับควบคุมเชิงตัวเลขและตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปปิ้ง: วงจรควบคุมประกอบด้วยองค์ประกอบลอจิกหรือไมโครโปรเซสเซอร์ และรอบปฐมภูมิของหม้อแปลงจะถูกแปลงตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าขาออกมีเสถียรภาพ3. เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับบริสุทธิ์: ใช้เนื่องจากมีเอฟเฟกต์การแยกที่ดี ซึ่งสามารถขจัดสัญญาณรบกวนสูงสุดจากโครงข่ายไฟฟ้าได้