用電器的保護(hù)神——穩(wěn)壓器

作者簡(jiǎn)介 楊國(guó)海，湖北襄樊學(xué)院物理與電子信息技術(shù)系副教授．１９８４年畢業(yè)于湖北大學(xué)物理學(xué)系，２００３年～２００４年北京師范大學(xué)國(guó)內(nèi)高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者，師從閻金鐸先生.主要從事基礎(chǔ)物理教育、科學(xué)教育研究工作.

八年級(jí)《物理》（人教版）下冊(cè)課本第４４頁(yè)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(shí)只能達(dá)到１５０ Ｖ左右，深夜時(shí)會(huì)升到２３０ Ｖ以上.為了保護(hù)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(fù)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(gòu)造和工作原理．

我國(guó)家庭照明電路為２２０ Ｖ交流電，所以一般家用電器在設(shè)計(jì)時(shí)，是以２２０ Ｖ電壓為標(biāo)準(zhǔn)的.工作電壓高于或低于２２０ Ｖ，都會(huì)對(duì)家用電器產(chǎn)生影響，甚至?xí)龤Ъ矣秒娖?而穩(wěn)壓器（如圖１所示）可以自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)高或過(guò)低電壓，使通過(guò)穩(wěn)壓器調(diào)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(diào)壓方式，其核心技術(shù)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(xué)可以問(wèn)老師或查閱高中課本）進(jìn)行調(diào)壓（如圖２所示）.圖中ＡＮ側(cè)是自耦變壓器的輸入側(cè)，ＢＮ側(cè)是輸出側(cè).如果輸入電壓高于輸出設(shè)置點(diǎn)２２０ Ｖ時(shí)，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(shí)，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(diǎn)是輸入點(diǎn)Ａ可以在０～２５０ Ｖ之間任意滑動(dòng)，這樣就可以隨時(shí)調(diào)整輸入電壓的輸入點(diǎn)來(lái)滿足輸出電壓的恒定.一般把輸入側(cè)的Ａ點(diǎn)叫做滑臂，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)它，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向由穩(wěn)壓控制電路來(lái)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(shí)刻監(jiān)視穩(wěn)壓器的輸出兩點(diǎn)間電壓，并與基準(zhǔn)電壓（用作比較的固定電壓值）進(jìn)行比較.當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)向自耦變壓器降壓的方向移動(dòng)，當(dāng)輸出電壓達(dá)到所要的電壓值時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng).反之控制電路則控制電動(dòng)機(jī)向自耦變壓器升壓的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到所要的電壓時(shí)停止.

由于此類穩(wěn)壓器的容量大小全部由這個(gè)自耦變壓器來(lái)承擔(dān)，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(chǎng)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(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到使用時(shí)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)因素，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保險(xiǎn)系數(shù)，所以在一定的電壓波動(dòng)范圍內(nèi)能保證正常工作.如，彩色電視機(jī)工作電壓為１６０ Ｖ～２５０ Ｖ，電冰箱為１７８ Ｖ～２４２ Ｖ，空調(diào)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(nèi)，又不經(jīng)常停電，便用不著購(gòu)買穩(wěn)壓器.

目前在我國(guó)偏遠(yuǎn)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(dāng)夏季來(lái)臨，開空調(diào)的人較多，電網(wǎng)電壓有時(shí)候會(huì)降低到１９０ Ｖ左右，電網(wǎng)拉閘又突然來(lái)電時(shí)，電壓又會(huì)提升到２３０ Ｖ以上.在這樣的電網(wǎng)中，電視機(jī)及其他家用電器就無(wú)法正常使用了，有時(shí)還會(huì)遭到損壞，這時(shí)就需要購(gòu)買穩(wěn)壓器.

在選擇穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)該注意穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍，穩(wěn)壓器有無(wú)高、低壓自動(dòng)斷電功能，有無(wú)延時(shí)啟動(dòng)輸出電壓功能．另外還應(yīng)考慮家庭的耗電總功率，以便決定購(gòu)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(fēng)、電熨斗等不需要計(jì)算在內(nèi)，因?yàn)樗鼈儗?duì)電壓波動(dòng)不敏感，沒(méi)必要利用穩(wěn)壓器，從而額外損耗電能.

責(zé)任編輯 程 哲