用電器的保護神——穩(wěn)壓器

作者簡介 楊國海，湖北襄樊學院物理與電子信息技術系副教授．１９８４年畢業(yè)于湖北大學物理學系，２００３年～２００４年北京師范大學國內高級訪問學者，師從閻金鐸先生.主要從事基礎物理教育、科學教育研究工作.

八年級《物理》（人教版）下冊課本第４４頁圖８．２－４配有這樣一段文字：有些地區(qū)電壓不穩(wěn)，在用電高峰時只能達到１５０ Ｖ左右，深夜時會升到２３０ Ｖ以上.為了保護電冰箱等用電器，有的家庭使用“穩(wěn)壓器”.那么，什么是穩(wěn)壓器？穩(wěn)壓器又是如何穩(wěn)壓的呢？

穩(wěn)壓器就是使輸出的電壓基本不受電網(wǎng)電壓變化和負載變化影響的一種電器，分為交流穩(wěn)壓器和直流穩(wěn)壓器兩大類.這里主要介紹家用交流穩(wěn)壓器的構造和工作原理．

我國家庭照明電路為２２０ Ｖ交流電，所以一般家用電器在設計時，是以２２０ Ｖ電壓為標準的.工作電壓高于或低于２２０ Ｖ，都會對家用電器產(chǎn)生影響，甚至會燒毀家用電器.而穩(wěn)壓器（如圖１所示）可以自動調節(jié)過高或過低電壓，使通過穩(wěn)壓器調整后的輸出電壓維持在２２０ Ｖ，保證家用電器正常工作.

一般家用穩(wěn)壓器采用接觸式調壓方式，其核心技術就是利用自耦變壓器（這種變壓器的鐵芯上只繞一組線圈．感興趣的同學可以問老師或查閱高中課本）進行調壓（如圖２所示）.圖中ＡＮ側是自耦變壓器的輸入側，ＢＮ側是輸出側.如果輸入電壓高于輸出設置點２２０ Ｖ時，自耦變壓器就工作在降壓狀態(tài)（如圖３所示）；如果輸入電壓低于２２０ Ｖ時，自耦變壓器就工作在升壓狀態(tài)（如圖４所示）.

這種穩(wěn)壓器的主要特點是輸入點Ａ可以在０～２５０ Ｖ之間任意滑動，這樣就可以隨時調整輸入電壓的輸入點來滿足輸出電壓的恒定.一般把輸入側的Ａ點叫做滑臂，由電動機通過減速裝置來驅動它，電動機的轉向由穩(wěn)壓控制電路來控制完成.

該穩(wěn)壓器的工作原理框圖如圖５所示：穩(wěn)壓器的取樣電路（采集輸出電壓的樣品值）時刻監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出兩點間電壓，并與基準電壓（用作比較的固定電壓值）進行比較.當輸出電壓升高時，控制電動機向自耦變壓器降壓的方向移動，當輸出電壓達到所要的電壓值時，電動機停止運動.反之控制電路則控制電動機向自耦變壓器升壓的方向轉動，直到達到所要的電壓時停止.

由于此類穩(wěn)壓器的容量大小全部由這個自耦變壓器來承擔，限于制造工藝的影響，它不能做得很大，所以只能適合小功率（包括家庭）的場合.要想把穩(wěn)壓器的功率做得更大，就要采用其他形式的穩(wěn)壓器.

是不是所有的家庭都需要穩(wěn)壓器呢？我們應如何挑選適合自己家庭用的穩(wěn)壓器呢？

由于家用電器在設計時已經(jīng)考慮到使用時電網(wǎng)電壓的波動因素，設計了相應的保險系數(shù)，所以在一定的電壓波動范圍內能保證正常工作.如，彩色電視機工作電壓為１６０ Ｖ～２５０ Ｖ，電冰箱為１７８ Ｖ～２４２ Ｖ，空調器為１９８ Ｖ～２４２ Ｖ等.如果你居住的地段供電電壓經(jīng)常保持在家用電器適用的電壓范圍內，又不經(jīng)常停電，便用不著購買穩(wěn)壓器.

目前在我國偏遠的山區(qū)，電網(wǎng)電壓極不穩(wěn)定，而且電壓普遍偏低，有的電網(wǎng)電壓只有１２０ Ｖ左右；而在城市里，每當夏季來臨，開空調的人較多，電網(wǎng)電壓有時候會降低到１９０ Ｖ左右，電網(wǎng)拉閘又突然來電時，電壓又會提升到２３０ Ｖ以上.在這樣的電網(wǎng)中，電視機及其他家用電器就無法正常使用了，有時還會遭到損壞，這時就需要購買穩(wěn)壓器.

在選擇穩(wěn)壓器時應該注意穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍，穩(wěn)壓器有無高、低壓自動斷電功能，有無延時啟動輸出電壓功能．另外還應考慮家庭的耗電總功率，以便決定購買多大功率的穩(wěn)壓器.有些電熱器材，如電爐子、電暖器、電吹風、電熨斗等不需要計算在內，因為它們對電壓波動不敏感，沒必要利用穩(wěn)壓器，從而額外損耗電能.

責任編輯 程 哲