调压稳压器和磁性材料
AC Voltage Regulator-Stabilizer and Magnetic Materials

传统的调压器不具备稳压功能，而稳压器仅能在很小的范围内调压。在需要既调压又稳压的场合，必须在稳压器后装一台调压器，才能达到既调压又稳压的目的。近几年发展起来的调压稳压器新产品将二种功能集于一身，既能使输出电压平滑无级调节，又同时使输出电压保持稳定，实现“可调可稳”。这种产品主要有三种类型，即电机类、变压器类和电力电子类三种，它们均与磁性材料关系密切，都经过数年可靠运行。结合实例，先述原理和应用，再叙与磁性材料的关系。
1. 10kV可调可稳感应调压器
TWSA-1200型三相1200kVA油浸自冷可调可稳感应调压器，原理框图如图1所示。图中T为感应调压器主机，输入电压10.5kV±10%，输出电压0.2～10.5kV。无触点调压稳压控制器WTK采集主机的输出电压信号与电位器RP的设定信号比较，当二个信号之差超出设定的精度范围时，控制器输出脉冲，使四只晶闸管交流开关的二只导通，控制三相伺服电动机M的正转或反转，驱动T的转子转动，使输出电压向其波动方向的相反方向变化，直至输出电压回到设定值及精度范围内，保持输出电压稳定。稳压精度为额定输出电压的±（2～5）%可调。稳压可调范围2.625～9.45kV。控制器还具备独立的接触器电动调压功能并能进行远动操作。该产品在负荷电流频繁通断时，控制器不输出触发脉冲，避免了伺服电动机频繁正反转，延长主机寿命。

图1 10KV可调可稳感应调压器
该类产品的主机和控制器都实现了无触点控制，全程调压时间约75S，对高电压大容量负荷特别适用。
2. 5000A柱式可调恒流—恒压装置
TWSZ-500型三相500kVA柱式油浸自冷可调恒流—恒压装置原理框图见图2所示。图中，T为柱式调压器，输入电压380V，输出电压0～380V。B为大电流变压器，输出电压50V，输出电流5774A。负荷是浸在酸性液体槽中的三组电极，电极下是匀速移动的铝板，通过交流电解对铝板进行腐蚀加工，为保证加工精度，要求对负荷电流进行可调恒流恒压控制。无触点调压稳压控制器WTK，在大电流变压器的输出端分别进行电压和电流采样，将其中的一个采样信号与电位器RP的设定信号进行比较，当二个信号之差超出设定的精度范围，控制器输出脉冲信号使二只晶闸管交流开关的一只导通，控制单相伺服电动机D的正转反转，驱动T的滚轮电刷在其线圈的磨光轨道上滚动使装置的输出电压向其波动方向的相反方向变化，直至输出的电流或电压回到设定值及精度范围内，保持输出电流或电压稳定。恒定偏差±120A，稳压精度±1V。恒流恒压可调范围为额定输出值的20%～90%。设定电位器调压范围的起始值≤2.5V。该装置还具有电动调压，远控恒流—恒压控制，限位保护，超限报警及强迫降压等功能，充分满足了工艺要求。

图2 5000A柱式可调恒流-恒压装置
该类产品空载电流和空载损耗小，波形不畸变，全程调压时间约15S，特别适用于对波形要求严格，调压速度要求较快的场合。此外，环形电动式接触调压器，配上相应的印刷板及采样信号，同样可以做成可调恒流恒压电流，容量2～30kVA。
3. 晶闸管调压稳压（恒流）电源
30～1000A KT1型（单相）或KT3型（三相）晶闸管调压稳压（恒流）电源的原理框图如图3所示。在KT型晶闸管交流调压器的负荷端取出电压样或电流样，反馈给选择电路印刷板PCB，经过真有效值变换与电位器RP给定的控制信号（或外控仪表或计算机给定的信号）进行迭加放大，进而改变晶闸管的导通角，使调压器输出电压向其波动方向的相反方向变化，直至负荷电压（电流）保持稳定。当RP给定信号从小到大变化时，调压器输出电压从零平滑增至最大值。当负荷阻抗不变而电源电压波动±10%时，稳压精度±1%；当电源电压不变而负荷阻抗变化10倍时，稳压精度±3%。全程调压稳压（恒流）时间小于1S。稳压范围在额定输出电压的30%～90%之间。

图3 晶闸管调压稳压（恒流）电源
该类产品对快速移动工作的通电控制，对变压器次级带有导电盐、玻璃溶液、钼电极等非线性负荷的电压电流控制或温度控制，特别有用。在变压器B之后增加全波整流器和滤波器，接入直流负荷并进行直流采样，反馈给PCB印刷板，则产品变成为晶闸管调压稳压直流电源，能顺利解决大容量直流高电压负荷，直流大电流负荷的调压稳压问题，稳压精度可达±0.5%。
4. 调压稳压器与磁性材料
调压稳压器与磁性材料关系密切。上述第一种调压器是电机类型调压器。结构类似立式绕线转子的感应电动机。轮子用蜗轮—蜗杆传动机构加以锁定，定—转子绕组间通过绝缘软电线连接。输入电压施加于定子或转子绕组上，输出电压是定、转子绕组电压的矢量和。当转子平稳转动0～180°电角度时，输出电压从最小值平滑连续的调至最大值。该类产品的定转子铁芯用电机硅钢片冲槽、压装和机械加工而成。常用的硅钢片型号为：D23 0.5热轧硅钢片或DR470 0.5冷轧无取向硅钢片。产品空载电流一般为10～14%左右，效率为94～97.5%左右。第一个实例的产品总损耗（75℃）≤29KW，效率97.6%以上。
上述第二种调压器为变压器类型。对柱式调压器线圈侧面沿高度方向进行磨削加工形成电刷轨道（环形接触调压器的电刷轨道，在线圈上端面或侧面磨削而成）。滚轮电刷（柱式）或矩形电刷（环形）沿磨光轨道滚动或滑动，改变输出线圈与输入线圈的匝比，达到连续平滑调节输出电压的目的。该种产品的铁芯材料常用Z11或Q11 0.35取向冷轧硅钢片叠装（柱式）或卷绕（环形）而成。柱式和环形（接触）调压器的空载电流为3.5%左右，效率95～98%左右。第二个实例的整个装置（包括柱式调压器和大电流变压器）的总损耗（75℃）≤50.5KW，总效率90.8%以上。
上述第三种调压稳压器为电力电子类型。主电路采用晶闸管等电力电子器件。控制电路中的同步变压器、电源变压器的铁芯，通常采用Z11或Q11 0.35取向冷轧硅钢片，EI叠装结构。而脉冲变压器用铁氧体磁芯，脉冲列频率5KHz左右，伏微秒积为2000V·μs左右。与另外二类产品相比，该类产品的主电路损耗小得多，产品效率在99%以上。