用電器的保護神——穩壓器

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：有些地區電壓不穩，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“穩壓器”.那么，什么是穩壓器？穩壓器又是如何穩壓的呢？

穩壓器就是使輸出的電壓基本不受電網電壓變化和負載變化影響的一種電器，分為交流穩壓器和直流穩壓器兩大類.這里主要介紹家用交流穩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，都會對家用電器產生影響，甚至會燒毀家用電器.而穩壓器（如圖１所示）可以自動調節過高或過低電壓，使通過穩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（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（如圖４所示）.

這種穩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，電動機的轉向由穩壓控制電路來控制完成.

該穩壓器的工作原理框圖如圖５所示：穩壓器的取樣電路（采集輸出電壓的樣品值）時刻監視穩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.要想把穩壓器的功率做得更大，就要采用其他形式的穩壓器.

是不是所有的家庭都需要穩壓器呢？我們應如何挑選適合自己家庭用的穩壓器呢？

由于家用電器在設計時已經考慮到使用時電網電壓的波動因素，設計了相應的保險系數，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常保持在家用電器適用的電壓范圍內，又不經常停電，便用不著購買穩壓器.

目前在我國偏遠的山區，電網電壓極不穩定，而且電壓普遍偏低，有的電網電壓只有１２０ Ｖ左右；而在城市里，每當夏季來臨，開空調的人較多，電網電壓有時候會降低到１９０ Ｖ左右，電網拉閘又突然來電時，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，這時就需要購買穩壓器.

在選擇穩壓器時應該注意穩壓器的穩壓范圍，穩壓器有無高、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，沒必要利用穩壓器，從而額外損耗電能.

責任編輯 程 哲