城市轨道交通信号及通信电源系统维护-2.4-交流稳压器维护课件.ppt

1、城市轨道交通信号及通信电源系统维护项目2 信号电源基础设备维护 任务4 交流稳压器维护2项目2 任务4 交流稳压器维护知识点1 交流稳压器及其分类知识点2 感应调压器 知识点3 自动补偿式交流稳压器 知识点4 稳压变压器 知识点5 参数稳压器 知识点6 交流稳压器常见故障及处理知识点1 交流稳压器及其分类1.1.交流稳压器及其分类交流稳压器及其分类第一类第二类交流稳压器是指能为负载提供稳定交流电源的电子装置。根据主回路工作原理的不同，大体上可以分为两大类。第一类稳压器包括调整部分和控制部分第一类稳压器包括调整部分和控制部分。如果。如果输出电压发生变动，则通过控制部分使调整部输出电压发生变动，则

2、通过控制部分使调整部分进行调压，以保持输出电压的稳定。（感应分进行调压，以保持输出电压的稳定。（感应调压器、自动补偿式交流稳压器）调压器、自动补偿式交流稳压器）第二类稳压器采用对电压具有惰性的设备第二类稳压器采用对电压具有惰性的设备，由，由于它的惰性作用，使输出电压不随输入电压的于它的惰性作用，使输出电压不随输入电压的波动而变动。惰性设备大多是输出绕组所在铁波动而变动。惰性设备大多是输出绕组所在铁芯处于磁饱和状态的特殊变压器。（稳压变压芯处于磁饱和状态的特殊变压器。（稳压变压器、参数稳压器）器、参数稳压器）知识点2 感应调压器2.2.感应调压器感应调压器感应调压器实物图感应调压器是利用电磁感应

3、原理将初级电能通过磁场感应馈送到次级，又通过改变定子、转子绕组轴线相对角位移和一定的联接方式，使次级负载电压能在带电状态下并在较大的范围内得到平滑无级连续调节的电器产品。工作原理和结构与绕线式的异步电动机相似，而能量转换关系则类似于自耦变压器。它借助于手轮或伺服电动机等传动机构，使定子和转子之间产生角位移，从而改变定子绕组与转子绕组感应电动势的相位和幅值关系，以达到调节输出电压的目的。感应调压器有三相式和单相式两种。单相感应调压器由公共绕组单相感应调压器由公共绕组g g和二次串联绕组和二次串联绕组c c组成。组成。g g通常置于定子上，通常置于定子上，c c通常置于转子上。通常置于转子上。单相

4、感应调压器绕组联接有正接和反接两种方法。单相感应调压器绕组联接有正接和反接两种方法。知识点2 感应调压器单相感应调压器绕组连接单相感应调压器绕组连接对同一台单相感应调压器，采用反接法时输入电压允许波动范围大对同一台单相感应调压器，采用反接法时输入电压允许波动范围大些，但输出容量较小；采用正接法时情况则相反。些，但输出容量较小；采用正接法时情况则相反。例如一台采用反接法的例如一台采用反接法的100kVA100kVA、输入电压范围、输入电压范围20%20%的自动调压器，的自动调压器，如果改用正接法，则输出容量增加到如果改用正接法，则输出容量增加到140kVA140kVA，输入电压范围减少为，输入电

5、压范围减少为10%15%10%15%。知识点2 感应调压器单相感应调压器的公共绕组平面与串联绕组单相感应调压器的公共绕组平面与串联绕组平面在空间有一定夹角，如图平面在空间有一定夹角，如图4-34-3所示。当所示。当串联绕组串联绕组c c的线圈平面和公共绕组的线圈平面和公共绕组g g的线圈平的线圈平面重合时，面重合时，c c中的感应电动势最大，为中的感应电动势最大，为E Ecmaxcmax。当转子作角位移当转子作角位移时，与时，与c c所交链的磁通量所交链的磁通量相应发生变化，相应发生变化，E Ec c的大小也随之变化。空载的大小也随之变化。空载输出电压输出电压 U U2020UU1 1E Ec

6、maxcmaxcoscos正接法取正接法取“+”，反接法取，反接法取“-”当当在在01800180变化时，变化时，U U2020在在U U1 1E Ecmaxcmaxcoscos到到U U1 1干干E Ecmaxcmaxcoscos间变化，改变角位移间变化，改变角位移的大小，的大小，即可调节输出电压而达到稳压的目的。即可调节输出电压而达到稳压的目的。知识点2 感应调压器单相感应调压器的工作原理单相感应调压器的工作原理在下列条件下，产品能长期连续运行：1海拔高度不超过1000米；2周围介质温度不高于+40不低于-25；3空气相对湿度不超过85；4不含有化学腐蚀性气休及蒸汽的环境中；5无爆炸危险的

7、气体环境中；6本产品的温升标准为：油面温升55（在周围介质温度为40时，油面最高温度不允许超过95），绕组温升65，铁心温升80。感应调压器的工作条件感应调压器的工作条件知识点2 感应调压器1 1、无触点调节，使用寿命长安全性能好。、无触点调节，使用寿命长安全性能好。但是，它仅在调压过程中转动一个角度，并不持续旋转，故散热条件差。容量小者可采用空气冷却，容量大者则需用油冷却。2 2、适用于各种性质的需要调节电压的负载。、适用于各种性质的需要调节电压的负载。3 3、过载能力比一般调压器强。、过载能力比一般调压器强。4 4、产品运行可靠，使用、维护方便、产品运行可靠，使用、维护方便。感应调压器的工

8、作特点感应调压器的工作特点知识点2 感应调压器感应调压器的传动控制为电动、手动两用式，并标明“升压”“降压”传动方向。当驱动电机故障时，可手动进行调压。电动、手动两用式传动装置由两对涡轮蜗杆、离合器(平齿轮）、手轮、驱动电机、行程开关及限位器组成。第一对涡轮蜗杆与驱动电机装在一起，用来降低转速及传动第二对涡轮蜗；第二对涡轮蜗杆与感应调压器转子装在一起，不调压时对转子起制动作用，调压时带动转弓转。手轮传动则借平齿轮与长键导向第二对蜗杆连接。从手轮传动转为电动时，将平齿轮推入啮合机构；由电动转为手轮传动时，则将平齿轮向外拉出。感应调压器的日常维护感应调压器的日常维护知识点2 感应调压器知识点3 自

9、动补偿式交流稳压器3.3.自动补偿式交流稳压器自动补偿式交流稳压器自动补偿式交流稳压器实物图自动补偿式稳压器的每个相线串联升、降压变压器，通过升压、降压变压器来实现驱动装置的正转和反转，从而实现升压或降压。首先由智能单元对输出电压进行采样，将采样信号与基准输出电压范围进行比较，判断输出电压是否超出基准电压波动范围。如果采样信号低于基准电压下限，将适当的变压器同相开关打开，在变压器次级得到正向的补偿电压叠加于相电压上，从而实现升压；如果采样信号高于基准电压上限，将适当的变压器反相开关打开，在变压器次级得到反向的补偿电压叠加于相电压上，从而实现降压。（一）自动补偿式交流稳压器知识点3 自动补偿式交

10、流稳压器自动补偿式交流稳压器结构示意图自动补偿式交流稳压器由输入滤波、补偿机构/自动旁路、控制电子开关、微电子控制器、输出反馈等部分组成。（二）自动补偿式交流稳压器结构知识点3 自动补偿式交流稳压器（二）自动补偿式交流稳压器结构输入滤波电路：滤除输入电源中的干扰信号。主要由电感和电容组成。补偿机构即线性变压器：作为调整组件，在电子开关的控制下对输入电压进行补偿，以实现稳压。控制开关即晶闸管：在控制器的控制下导通与截止，以使线性变压器处于升压、降压或直通状态，对输入电压进行补偿，从而实现稳压。微电子控制器：接收输出反馈电路的采样信息，通过比较运算，发出控制命令，以控制各个晶闸管的导通与关断。输出

11、反馈电路：设置在输出端，用来对输出电压信号进行采样。知识点3 自动补偿式交流稳压器（三）自动补偿式交流稳压器工作原理自动补偿式交流稳压器的核心部件就是由控制开关和线性变压器构成的主电路。自动补偿式交流稳压器主电路如图所示。它由线性变压器T1、T2、T3与晶闸管SCR1 SCR8构成组合式全桥电路。控制电路控制晶闸管实现不同的组合导通，从而决定各线性变压器的升压、降压、直通等不同状态的组合（可以构成15种不同的组合状态），用以在不同情况下实现稳压。补偿变压器的数量和副边电压值决定了稳压器的稳压精度和稳定范围。根据需要，用控制电路控制晶闸管的导通或截止，就能实现自动稳压。自动补偿式交流稳压器自动补

12、偿式交流稳压器的主电路的主电路知识点3 自动补偿式交流稳压器（三）自动补偿式交流稳压器工作原理自动补偿式交流稳压器采用3个变压器次级串联的方式，将次级电压串联在输入、输出电压之间，通过改变变压器次级电压与输入电压之间的相位关系，使得变压器次级电压与输出电压为相加或相减的关系，使输出电压保持在（2203%)V的范围内。3个变压器的变比的关系为n1:n2：n3=l:2:4。通过调整各个变压器的状态，使输出电压在规定的精度范围内保持稳定。晶闸管导通排序补偿电压(V)1358+21%2358+18%1458+15%2458+12%1368+9%2368+6%1468+3%24680135702357-

13、3%1457 -6%2457 -9%1367 -12%2367-15%1467-18%2467-21%晶闸管导通与补偿电压的关系知识点3 自动补偿式交流稳压器（四）自动补偿式交流稳压器的电气特性输入电压范围：165275V；输入频率范围：4763Hz，输出频率与市电同步；稳压精度：3%；输入功率因数：0.951；输入功率因数：0.71；输出波形附加失真度：1%；反应时间：4ms/s；满载效率：95%；噪声：45dB；具有过载保护、过压/欠压保护、异常自动旁路功能。知识点3 自动补偿式交流稳压器（五）自动补偿式交流稳压器的特点性能好，效率高。输人功率因数高。输出负载适应能力强。动态性能好。电路中

14、不存在铁磁谐振非线性电路环节，因而无附加波形失真。当输人电源频率变化及输人电压或输出负载电流存在非线性成分时，受到的影响小于其他类型电源。无机械传动和触点磨损，可靠性高，噪声低，成本低。4.4.稳压变压器稳压变压器知识点4 稳压变压器稳压变压器属于铁磁谐振式交流稳压器。依靠稳压变压器属于铁磁谐振式交流稳压器。依靠铁磁谐振使输出线圈所在的铁芯处于磁饱和状铁磁谐振使输出线圈所在的铁芯处于磁饱和状态而达到稳压的目的。稳压变压器具有稳压、态而达到稳压的目的。稳压变压器具有稳压、变压双重功能。变压双重功能。（一）铁磁谐振（一）铁磁谐振在线性电路中，线性电感和电容相串联或并联，产生谐振的条件？在物理学里，

15、有一个概念叫共振：当策动力的频率和系统的固有频率相等时，系统受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。电路里的谐振其实也是这个意思：当电路中激励的频率等于电路的固有频率时，电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值。实际上，共振和谐振表达的是同样一种现象。这种具有相同实质的现象在不同的领域里有不同的叫法而已。由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。知识点4 稳压变压器固定电源频率和电容量，调节线性电感，是调谐的方法之一。线性电感的改变只能通过改变线圈的匝数或铁芯的位置来实现，在线圈匝数和铁芯位置固定时，改变线圈两端的电压不会使电感量发生变化。非线性电感如果电感线圈的

16、铁芯工作于饱和状态，那么线圈两端电压的改变将会引起电感量的改变，这种电感称为非线性电感。铁磁谐振由非线性电感与线性电容器所组成的串联或并联电路，可通过改变外加电压使电路达到谐振，这种谐振称为铁磁谐振。知识点4 稳压变压器（一）铁磁谐振（一）铁磁谐振并联铁磁谐振电路知识点4 稳压变压器在并联铁磁谐振电路中，调压变压器的输出端并接一个带铁芯的电感线圈L和电容器C，它们组成了并联谐振电路。在电源频率一定的情况下，调节变压器次级电压时，L支路和C支路中的电压、电流的变化关系如图4-13（b）所示。在L支路中，当IL=0时，UL=0。此后，当IL逐渐增大时，UL也随着升高。但到后来，IL再增大，UL却几

17、乎不再升高，这是因为铁芯已趋于饱和。而在C支路中，只要在电容器的耐压范围内，IC与UC总是成正比地增大。知识点4 稳压变压器 同样，非线性电感与线性电容器串联，通过改变外加电压，也能产生串联铁磁谐同样，非线性电感与线性电容器串联，通过改变外加电压，也能产生串联铁磁谐振。不论是并联谐振还是串联谐振，一旦电路谐振之后，副边铁芯就进入饱和或加振。不论是并联谐振还是串联谐振，一旦电路谐振之后，副边铁芯就进入饱和或加深饱和状态，从而使副边铁芯的磁通几乎恒定。因此，输出电压维持恒值，起到稳深饱和状态，从而使副边铁芯的磁通几乎恒定。因此，输出电压维持恒值，起到稳压的作用。压的作用。线圈的铁芯对于外加电压的变

18、动十分线圈的铁芯对于外加电压的变动十分“迟钝迟钝”，利用这种，利用这种“惰性惰性”即可进行稳压，即可进行稳压，制成制成铁磁谐振式交流稳压器铁磁谐振式交流稳压器。稳压变压器在单一铁芯上同时实现稳压变压器在单一铁芯上同时实现稳压稳压和和变压变压双重功能，即不同于普通的电源变压器，双重功能，即不同于普通的电源变压器，又不同于一般的磁饱和电抗器。又不同于一般的磁饱和电抗器。1.1.稳压变压器具有较大的时间常数，对外来冲击干扰具有缓冲能力；稳压变压器具有较大的时间常数，对外来冲击干扰具有缓冲能力；2.2.它的主磁路是封闭的，所以漏泄较小，效率较高，对其它电子设备干扰小；它的主磁路是封闭的，所以漏泄较小，

19、效率较高，对其它电子设备干扰小；3.3.它的结构简单，工作可靠，维护方便，经济耐用，是一种性能优越它的结构简单，工作可靠，维护方便，经济耐用，是一种性能优越 的稳压设备。的稳压设备。信号电源设备中的稳压变压器多采用外铁式结构，是用信号电源设备中的稳压变压器多采用外铁式结构，是用“日日”字形铁芯增加磁分路后字形铁芯增加磁分路后构成的。构成的。知识点4 稳压变压器（二）稳压变压器（二）稳压变压器知识点4 稳压变压器稳压变压器与普通变压器的主要差别有以下稳压变压器与普通变压器的主要差别有以下3点。点。原边与副边铁心中的磁通不相等，副边铁心的磁原边与副边铁心中的磁通不相等，副边铁心的磁通大于原边铁心的

20、磁通而处于饱和状态。通大于原边铁心的磁通而处于饱和状态。输入电压输入电压U1与输出电压与输出电压U2之比不能循照匝数比之比不能循照匝数比的关系。的关系。原、副边磁通势之间关系不平衡，即不能用一般原、副边磁通势之间关系不平衡，即不能用一般变压器的关系式。变压器的关系式。稳压变压器副边输出端还有一个稳压变压器副边输出端还有一个补偿绕组补偿绕组。它的极性。它的极性与副绕组相反，用以补偿输入电压变化对输出电压的与副绕组相反，用以补偿输入电压变化对输出电压的影响。这是因为副边铁心的磁化曲线饱和段不是理想影响。这是因为副边铁心的磁化曲线饱和段不是理想的水平线的水平线,所以输入电压增加时，输出电压要随之升所

21、以输入电压增加时，输出电压要随之升高高,起到补偿作用。起到补偿作用。稳压变压器的结构提问：提问：磁分路的作用？磁分路的作用？初级绕组中与负载绕组反向联接的补偿绕组的作用初级绕组中与负载绕组反向联接的补偿绕组的作用？知识点4 稳压变压器5.5.参数稳压器认知参数稳压器认知参数稳压器实物图参数稳压器内部结构图知识点5 参数稳压器参数稳压器是一种新型的交流稳压器，它集隔离变压、稳压、抗干扰、净化功能于一体，具有稳压范围宽、精度高、响应速度快、抗干扰能力强、负载短路自动保护、高可靠、长寿命等一系列优点，尤其能有效滤除电网及负载所产生的各种频率的正负脉冲和浪涌电压，输出正弦波。（一）参数稳压器认知（一）

22、参数稳压器认知参数稳压器等效电路图知识点5 参数稳压器 参数稳压器的谐振回路产生振荡及负载均需要能量，这些能量是由初级绕组经参量耦合提供的。它与稳压变压器不同，两个绕组的磁路不是互相耦合，而是单独存在的。实际的参数稳压器等效电路如图所示。Wa、Wb为初级绕组，Wc为次级绕组，Wd为补偿绕组。Wa 为Wc 提供参量耦合的能量，Wb为Wd 提供磁耦合的能量。C1和C2合起来为谐振电容，和Wc构成谐振回路。Wc和Wd 反向串联后输出。C1和L1以及C2和L2构成滤波电路，用来滤除谐波。（二）参数稳压器工作原理（二）参数稳压器工作原理知识点5 参数稳压器参数稳压器具有满载起振、软启动功能，限制了启动电

23、流，减少对电源的冲击。参数稳压器稳压范围特别宽，单相为120300 V，三相输入为260460 V，这是其他类型的交流稳压器所不及的。对干扰的抑制能力也是目前各类稳压器中最好的。即使初级电压为方波，参数稳压器仍具有带通滤波作用，保持正弦波形输出，相对谐波含量不大于3.5%。它具有较强的过载能力，当负载短路或内部组件损坏时具有自动保护特性，此时谐振电路失谐，输出电压自动降至零。短路消除后能自动恢复工作,总恢复时间为1090 ms。输人史电压时，即使两倍电源电压冲击，也不会出现过压输出。其功率因数高，机内无有源器件，故障率低，寿命长。（三）参数稳压器的特点（三）参数稳压器的特点6.6.交流稳压器常

24、见故障及处理交流稳压器常见故障及处理序号序号 故障故障原原 因因排排 除除 方方 法法1 1不能开机不能开机输入电源接线相序错误或电网异常（缺相、电输入电源接线相序错误或电网异常（缺相、电压超出输入范围）机内空气开关未合闸或损坏压超出输入范围）机内空气开关未合闸或损坏调换任意两根电源接线。或检查电源调换任意两根电源接线。或检查电源线路是否正常。闸或更换空气开关。线路是否正常。闸或更换空气开关。2 2不能稳压不能稳压取样变压器损坏控制线路板损坏电机损坏取样变压器损坏控制线路板损坏电机损坏机械系统故障负载反馈高次谐波机械系统故障负载反馈高次谐波项修理或更换。取样变压器项修理或更换。取样变压器电源加

25、装滤波器和净化信号。电源加装滤波器和净化信号。3 3稳压动作仅稳压动作仅一个方向一个方向行程限位开关常闭触点开路或损坏。手动行程限位开关常闭触点开路或损坏。手动/自动自动转换开关触点损坏。控制板上转换开关触点损坏。控制板上KC1KC1、KC2KC2、升降压、升降压继电器损坏。继电器损坏。更更 换换4 4电压没有输电压没有输出出停止按钮停止按钮SB3SB3常闭触点开路。稳压按钮常闭触点开路。稳压按钮SB4SB4触点触点损坏。主回路上接触器损坏。主回路上接触器KMKM损坏。故障保护损坏。故障保护项修理或更换项查看是否有故项修理或更换项查看是否有故障过压、欠压、相序、逆相）障过压、欠压、相序、逆相）5 5经常出现跳经常出现跳闸闸控制线路板上过压值未调整好控制线路板上电控制线路板上过压值未调整好控制线路板上电阻变值缺相灵敏度太高。阻变值缺相灵敏度太高。专业人员调整或修理专业人员调整或修理知识点6 交流稳压器常见故障及处理30