高压试验用调压器的选型要点分析

包遵旺　李功勋

摘 要：通常情况下，高压实验需要有能够满足技术要求的实验电源，并通过调压器进行电压调整，为试验提供稳定的技术支持。而除了对输出容量、相数和频率的要求以外，输出电压变化范围等参数也应该满足试验需求，保障输出电压质量与稳定的调压特性。因此，调压器选型工作就成为了高压试验中的关键内容。

关键词：高压试验；调压器；选型要点

中图分类号：TM423 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0094-02

引 言

技术水平的发展让用电设备的电源电压范围提升，尤其是部分用电设备对于测试电压的要求较高，才能保障在日常的工作中始终处于稳定的用电状态。本文将围绕调压器的工作原理来分析选型的要点，以此为基础对不同类型的调压器展开技术研究。

1 调压器工作原理与选型要求

1.1 三相电流表

由于在高压实验当中需要对电机进行保护，防止电机在转速为零时仍然进行扭矩输出而损坏，就应该对三相电流表进行合理选型。一般情况下检测电流大于控制器中设置的安全电流值，则蜂鸣器会报警，恢复保险丝会发生反应[1]。以目前的技术要求来看，电流表需要具备能与微控制器和PC设备相连接的通信接口，能隔离输入与数据，让设定值符合实际要求。如电流值出现明显差异，保险丝与报警电路需要作出反应，保障系统抗干扰能力，维持稳定的工作状态。

1.2 微控制器

微控制器的类型随着技术的发展不断增加，具体选型时要结合不同设备类型的性能与实际试验要求来决定。例如Intel公司最早推行的51系列，程序资源丰富，使用时间较长，成本较低，但由于运行速度较低的劣势已经逐渐地退出应用环境。又例如LM3S9B96，为TI公司生产的微控制器，不仅在运行速度上能够超过80MHz，其32位性能与内部集成系统可以针对工业运用发挥显著优势，16个模拟输入通道可以保障系统的灵活性，满足用户的不同需求。考虑到价格、应用模式与驱动函数等条件要求，可以选择这种微控制器来进行高压试验。

1.3 三相电压表

由于传统的三相电压表智能显示三相电压值，智能化水平较低，因此在三相电压表的选择上应该保持智能化，具备与PC端和微控制器相连接的能力。此外，类似的电压表内部可以集成电压才几点路，简化设计电路，具备抗干扰能力。

1.4 电 机

在实际的实验工作中，应该结合调压器系统的应变速度来进行选择。从功能来看，应该具备良好的制动性，可以按需求改变运行方向。

2 调压器的模块功能需求

调压器的使用是基于高压试验的要求。高压试验的目的在于测试设备的电气性能，减少设备存在的潜在缺陷，保障系统运行的稳定性和安全。而高压试验正式开始前需要选择与之相适应的调压器安装在变压器前端，利用调压器调节电压，让变压器的输出结果能满足试验的要求。例如输出电压的质量、调压功能、调压器阻抗、输出容量、相数等参数，都是调压器需要满足的功能要求，对设备的需求度较高。

从调压器的工作原理来看，即匝数比可调的自耦变压器。如果电刷沿着线圈表面移动，则可以改变线圈匝数比，让电压可以从零变为最大值，按需求进行调节，其中的关键内容在于电压控制与数据传输。

2.1 电源模块要求

对于系统主控板电路中的电源模块要求，一般将工作电压设置在5V。电机驱动电路中，继电器的工作电压为12V。

2.2 电压控制

电压控制部分包括微控制器、三相电压表、接触时调压器与单相交流减速电机组成的闭环系统，互相之间具备通信功能。

电压控制需要在微控制器中设置好电压值，然后通过单相交流减速电机来控制调压器的匝数，得到具体电压值。三相电压表需要将电压值发送给微控制器，然后与目标电压值进行比较。如果数据差异过大，必然需要调整精度范围，符合要求时电机停止工作，此时的电压值可以被认为是目标电压值。

2.3 性能指标要求

供电电源为三相三线制，环境温度控制在-15～40℃，相对湿度为5～95%。过载能力方面，在2倍额定电流下可以维持1min以上[2]。

调压器的额定输出容量公式为：

P=mI2·U2·10（kVA）

其中：P-额定输出容量（kVA）；m-单相m=1，三相m=3；I2-输出电流（A）；U2-输出电压（V）。

3 不同类型调压器的选择

3.1 移圈调压器

移圈调压器的结果与电磁原理和变压器类似，借助上下移动的短路线圈来改变主回路线圈的阻抗与电压分配情况，以便于对输出电压进行合理调节。移圈调压器能够使用的范围为要求程度一般的高压实验场合，优势在于可以承受较高的电流。但其输出电压波形的畸变率相对较高，且短路阻抗情况较明显，在使用周期达到一段时间后，性能方面容易出现问题，例如松动、磨损产生的损坏与噪音是常见问题。

3.2 接触调压器

接触调压器是一种自耦变压器，电压波形正弦性出色，调压平滑，可以将阻抗电压值控制在合理的范围之内。另外，其运行的噪声较小，可以在各种场合下进行使用。按照铁心类型的差异，分为柱式与环式，无论是性能还是性价比方面都值得选择。不过需要考虑到其触点调节方面的缺陷，以及调节过程中可能产生的火花情况。

例如常见的TDGC2接触调压器，在工业生产和科学实验中的使用频率非常高，可以进行调压、调速和功率控制，电源电压波形为正弦波或近似正弦波，调压器需要横装于面板之上，或是立装在底座上时可以利用调压器底部安装孔进行固定。

3.3 感应调压器

感应调压器的结构与异步电动机类似，以转子角的调整来改变感应电势相位与幅值，实现调压目的。调压器的三相转子绕组接成星形，当绕组接入对称三相电源后，旋转磁场的切割作用会让定子绕组与转子绕组均感应电势。一般情况下，其经济指标要高于移圈调压器，尤其是在50%以上的输出电压范围内，阻抗值优质明显。相比于其它两种调压器，其结构导致成本较高，具体选择要基于实际要求。

4 结 语

用电设备的电压要求不断提升，为了保持设备的正常使用，连续可调的电源电压保障功能应该成为研究工作的重点。从调压器选型工作来看，具体的选择需要考虑到电压稳定、谐波、电压调节范围等多个参数。本文针对调压器的功能需求进行了分析，结合其工作原理，研究了不同調压器的优劣势与工作状态。在未来的高压试验中，需要结合试验要求选择性价比与稳定性更好的调压器类型，配合合适的三相电压表，为用电设备提供技术保障。

参考文献

[1]俞 轲，张思宾，姚远忠，等.电力设备高压试验中调压器的应用分析[J].科技与企业，2013（18）：307.

[2]徐 毅，吴鑫楠，于宗明，等.高压燃气调压器建模与仿真[J].燃气轮机技术，2013，26（4）：28～32.

收稿日期：2018-9-29