การแนะนำเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ปรับและควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ และภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่กำหนด สามารถรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าขาออกภายในช่วงที่กำหนดได้โดยผ่านการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

พื้นฐาน

แม้ว่าเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะมีหลายประเภท แต่หลักการทำงานของวงจรหลักจะแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไป (ยกเว้นเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าพารามิเตอร์กระแสสลับ) คือ วงจรสุ่มตัวอย่างสวิตช์อินพุต วงจรควบคุม วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า

1. สวิตช์อินพุต: เนื่องจากเป็นสวิตช์ทำงานอินพุตของเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้า เบรกเกอร์วงจรขนาดเล็กประเภทสวิตช์อากาศที่มีการป้องกันกระแสไฟฟ้าจำกัดจึงมักใช้กันทั่วไป

เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้ามีบทบาทในการปกป้อง

2. อุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า: เป็นอุปกรณ์ที่สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าขาออกได้ โดยสามารถเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าขาออกได้ ซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้า

3. วงจรสุ่มตัวอย่าง: ตรวจจับแรงดันไฟขาออกและกระแสไฟของเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้า และส่งการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟขาออกไปยังวงจรควบคุม

4. อุปกรณ์ขับเคลื่อน: เนื่องจากสัญญาณไฟฟ้าควบคุมของวงจรควบคุมอ่อน จึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนเพื่อขยายและแปลงพลังงาน

5. อุปกรณ์ป้องกันไดรฟ์: อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อเอาต์พุตของเครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไป รีเลย์ คอนแทคเตอร์ หรือฟิวส์เป็นอุปกรณ์ที่มักใช้กันทั่วไป

6. วงจรควบคุม: วิเคราะห์แบบจำลองการตรวจจับวงจรที่สุ่มตัวอย่าง เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกสูง จะส่งสัญญาณควบคุมเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อน และอุปกรณ์ขับเคลื่อนจะขับเคลื่อนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าขาออก เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ สัญญาณควบคุมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อน และอุปกรณ์ขับเคลื่อนจะขับเคลื่อนอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาออก เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกให้คงที่เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของเอาต์พุตที่เสถียร

เมื่อตรวจพบว่าแรงดันไฟขาออกหรือกระแสไฟอยู่นอกช่วงควบคุมของตัวควบคุม วงจรควบคุมจะควบคุมอุปกรณ์ป้องกันขาออกให้ตัดการเชื่อมต่อเอาต์พุตเพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้า ในขณะที่อุปกรณ์ป้องกันขาออกจะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตภายใต้เงื่อนไขปกติ และอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรได้

การจำแนกประเภทเครื่องจักร

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถจ่ายไฟ AC ให้กับโหลดได้อย่างเสถียร เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้า AC สำหรับพารามิเตอร์และตัวบ่งชี้คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ปรับแรงดันไฟฟ้า โปรดดูที่แหล่งจ่ายไฟ DC ที่ปรับแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ AC ที่เสถียรในระดับหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ไปใช้ในสาขาต่างๆ แหล่งจ่ายไฟตรงจากเครือข่ายไฟฟ้า AC โดยไม่ดำเนินการใดๆ ก็ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไป

แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับแบบคงที่มีขอบเขตการใช้งานที่หลากหลายและหลายประเภท โดยสามารถแบ่งได้คร่าวๆ เป็น 6 ประเภท ดังต่อไปนี้

① เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบเรโซแนนซ์แม่เหล็กเฟอร์โร: อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ทำจากขดลวดโช้กอิ่มตัวและตัวเก็บประจุที่สอดคล้องกันซึ่งมีลักษณะแรงดันไฟฟ้าและโวลต์แอมแปร์คงที่ ประเภทอิ่มตัวแม่เหล็กเป็นโครงสร้างทั่วไปในช่วงแรกของตัวควบคุมประเภทนี้ มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ผลิตได้สะดวก มีช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่เปลี่ยนแปลงได้กว้าง การทำงานที่เชื่อถือได้ และความสามารถในการรับน้ำหนักเกินสูง แต่การบิดเบือนรูปคลื่นมีมาก และความเสถียรไม่สูง หม้อแปลงควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นล่าสุดยังเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟที่บรรลุเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ความไม่เชิงเส้นของส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้า ความแตกต่างระหว่างมันกับตัวควบคุมความอิ่มตัวแม่เหล็กอยู่ที่ความแตกต่างของโครงสร้างของวงจรแม่เหล็ก และหลักการทำงานพื้นฐานก็เหมือนกัน มันบรรลุฟังก์ชันสองอย่างของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการแปลงแรงดันไฟฟ้าในเวลาเดียวกันบนแกนเหล็กหนึ่งแกน จึงเหนือกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไปและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวแม่เหล็ก

②ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบขยายสัญญาณแม่เหล็ก: อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กและหม้อแปลงอัตโนมัติแบบอนุกรม และใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกให้คงที่ รูปแบบวงจรอาจเป็นการขยายสัญญาณเชิงเส้นหรือการมอดูเลตความกว้างพัลส์ ตัวควบคุมประเภทนี้มีระบบวงปิดพร้อมการควบคุมแบบป้อนกลับ ดังนั้นจึงมีเสถียรภาพสูงและรูปคลื่นขาออกที่ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กที่มีความเฉื่อยมากขึ้น เวลาในการกู้คืนจึงยาวนานขึ้น เนื่องจากวิธีการจับคู่ด้วยตนเอง ความสามารถในการป้องกันการรบกวนจึงไม่ดี

③ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบเลื่อน: อุปกรณ์ที่เปลี่ยนตำแหน่งของหน้าสัมผัสแบบเลื่อนของหม้อแปลงเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกให้คงที่ นั่นคือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เซอร์โว ตัวควบคุมประเภทนี้มีประสิทธิภาพสูง มีรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ดี และไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับลักษณะของโหลด แต่ความเสถียรจะต่ำและเวลาในการกู้คืนจะยาวนาน

④ เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเหนี่ยวนำ: อุปกรณ์ที่ปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขาออกให้คงที่โดยการเปลี่ยนเฟสต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้ารองของหม้อแปลงและแรงดันไฟฟ้าหลัก มีโครงสร้างคล้ายกับมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบพันลวด และโดยหลักการแล้วคล้ายกับเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ช่วงการปรับแรงดันไฟฟ้ากว้าง รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าขาออกดี และกำลังไฟฟ้าสามารถเข้าถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโรเตอร์มักถูกล็อก การใช้พลังงานจึงสูงและประสิทธิภาพต่ำ นอกจากนี้ เนื่องจากมีวัสดุทองแดงและเหล็กจำนวนมาก จึงต้องใช้การผลิตน้อยลง

⑤ไทริสเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ไทริสเตอร์เป็นตัวปรับกำลังไฟ มีข้อดีคือมีเสถียรภาพสูง ตอบสนองรวดเร็ว และไม่มีสัญญาณรบกวน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรูปคลื่นไฟหลักได้รับความเสียหาย จึงอาจก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนต่ออุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

⑥รีเลย์ควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: ใช้รีเลย์เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อปรับขดลวดของหม้อแปลงอัตโนมัติ มีข้อดีคือมีช่วงการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากว้าง ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็ว และต้นทุนการผลิตต่ำ ใช้สำหรับไฟถนนและบ้านที่อยู่ห่างไกล

ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีแหล่งจ่ายไฟ แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับแบบปรับแรงดันไฟฟ้าได้สามประเภทใหม่ต่อไปนี้ปรากฏขึ้นในปี 1980 ①เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบชดเชย: เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าแบบปรับบางส่วน แรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมของหม้อแปลงชดเชยจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลด ด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า สวิตช์ AC แบบไม่สม่ำเสมอ (คอนแทคเตอร์หรือไทริสเตอร์) หรือมอเตอร์เซอร์โวแบบต่อเนื่องจะถูกใช้เพื่อเปลี่ยนขนาดหรือขั้วของแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมแรงดันไฟฟ้า ให้ลบ (หรือเพิ่ม) ส่วนที่สูงกว่า (หรือส่วนที่ไม่เพียงพอ) ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ความจุของหม้อแปลงชดเชยมีเพียงประมาณ 1/7 ของกำลังขาออก และมีข้อดีคือโครงสร้างเรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่ความเสถียรไม่สูง ②เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับควบคุมเชิงตัวเลขและเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าแบบสเต็ปปิ้ง: วงจรควบคุมประกอบด้วยองค์ประกอบตรรกะหรือไมโครโปรเซสเซอร์ และรอบปฐมภูมิของหม้อแปลงจะถูกแปลงตามแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ทำให้สามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าขาออกได้ ③เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์: ใช้เครื่องนี้เพราะมีประสิทธิภาพในการแยกกระแสไฟฟ้าที่ดี ซึ่งสามารถกำจัดสัญญาณรบกวนสูงสุดจากระบบไฟฟ้าได้