中心議題：
- 交流穩壓電源的損耗分析
- 關于交流穩壓電源節能的研究
1引言
交流穩壓電源作為交流供電系統中的重要環節，得到了越來越廣泛的應用。它不僅能穩定電壓，改善供電質量，同時還具備對負載進行有效保護、延長設備使用壽命、協助使用者對供電進行管理的功能。但是，穩壓電源自身的損耗問題，也引起了人們的重視。如何把穩壓與節能結合起來，是電源工作者的一個重要研究課題。
2交流穩壓電源的損耗分析
交流穩壓電源作為配電設備，在工作過程中存在自身的損耗問題。由于不同的穩壓原理和不同廠家穩壓電源的不同品質，這種損耗相差很大，其中自耦調壓型穩壓電源的損耗相對是較小的。現就自耦調壓型穩壓電源在實際工作中的損耗問題進行初步分析。
在眾多安裝了穩壓電源的場所，穩壓電源往往被作為局部負載的供電設備，使其24小時處于工作狀態。但是，大多數負載每天平均工作時間約為 5h～8h，其余的16h～19h穩壓電源處于空載狀態，于是電源存在長時間的空載損耗。另一方面，穩壓電源帶負載工作的過程中，隨著電網總負載量大小的變化，電網電壓在不同時段也會有高低不同，必然有一段時間電網電壓滿足設備用電要求（一般為220V±10％），而這時穩壓電源仍然在工作中，這也是一種不必要的損耗，造成能源浪費。這種情況在不同地區不同時段的反映不同，假設在負載工作的5h～8h中有一半時間電網電壓是符合負載額定工作電壓要求的。根據這一假設，結合機械工業標準ZBK42002—87接觸式自動調壓器額定性能數據，對自耦穩壓器的損耗進行估算，如表1、表2所示。
表1自耦穩壓器的損耗估算（負載每天工作5h）
自耦穩壓器的損耗估算
表2 自耦穩壓器的損耗估算（負載每天工作8小時）
自耦穩壓器的損耗估算
功率表中“多余損耗”欄為負載工作而市電基本正常時的電能損耗和空載損耗之和，“所占比例”欄為多余損耗占全部損耗的百分比，“全年耗電”欄為不必要的多余損耗一年內所耗電能。從表中可以看出，在各種功率自耦穩壓電源的損耗中，不必要的“多余損耗”占全部能耗的64％以上，而全年多余的電損耗卻在幾百至上千（kW·h），由此看出這種不必要的電力損耗是相當大的。以上還是效率較高的自耦調壓穩壓電源的電能損耗估算，對于其他效率較低的穩壓電源，其損耗則是以上數據的幾倍到十幾倍，電能的浪費更是相當驚人。因此，如何減少“多余損耗”是交流穩壓電源節能的關鍵，為此，有必要對現行的穩壓電源進行性能評估與改進，以便在穩壓過程中盡量減少電能的損耗，以達到節約資源與環境保護的目的。
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3關于交流穩壓電源節能的研究
交流穩壓電源以其穩壓和有效保護用電設備等特性而得到用戶的青睞，如果在負載不工作和市電正常供電的情況下，穩壓電源能自動進入“休眠”狀態節約電能，則成為真正的節能型交流穩壓電源。
3．1交流穩壓電源的節能原理
根據以上構思，對自耦調壓型穩壓電源而言，其穩壓與節能工作原理如圖1所示。
圖1 交流穩壓電源節能原理圖
圖中實線部分為通常的自耦調壓型穩壓電源原理框圖，虛線部分是為達到節能目的而增加的控制電路。在框圖中虛線部分的作用下，當負載不工作或負載工作而市電正常供電時，穩壓電源均處于“休眠”節能工作狀態，這時調壓穩壓主通道幾乎不耗電，從而達到節能和環保的目的。
3．2交流穩壓電源節能典型電路分析
由以上交流穩壓電源節能原理分析可知，要想達到節能的目的，最容易想到也是最容易實現的是在穩壓電源中加入直通旁路通道，如圖2所示，當穩壓電源在負載不工作或市電正常時，節能控制電路斷開S1和S2，接通S3，切換到市電直通狀態，使穩壓主電路不耗電，而當負載工作且電網電壓不正常時（例如大于242V或小于198V），則S3斷開，S1和S2接通，進入穩壓工作狀態，這種方法幾乎適用于所有的穩壓電源。但它有兩個明顯的缺點：
（1）在市電直通與穩壓轉換過程中，存在瞬間斷電現象；
（2）當負載功率較大時，用于轉換的S1、S2和S3要求采用大電流的通斷器（如交流接觸器等），增大了整機成本。
圖2 旁通電路圖
為了克服以上方案的不足，對于自耦調壓型穩壓電源，有一個更好的解決方案，如圖3所示。當需要穩壓工作時，S接通，電路進入正常的調壓穩壓狀態；當負載不工作或市電正常時，控制電路控制炭刷A移動到固定點B位置，然后斷開S，市電在B－A點直通供電，此時自耦調壓器不耗電能，即可以達到節能的目的。由于空載和負載時流經S的電流遠小于整機額定電流，因此S可用很小電流的通斷器，并且直通和穩壓轉換時不會出現瞬間斷電，是一種較理想的實現方式。
圖3 自耦調壓型改進方案
3．3應用
中山大學電器設備廠根據多年來生產穩壓電源的經驗，按照以上節能原理，已經研制了“空損耗”的節能型穩壓電源產品。把普通的穩壓電源更換成節能型穩壓電源后，節能都在65％以上，效果非常顯著。相信經過進一步的完善和推廣應用，將會取得良好的社會效益和經濟效益，為我國的節能與環保事業作出貢獻。
