穩流電源(恆流電源)

穩流電源

恆流電源一般指本詞條

穩流亦可叫恆流,意思相近,一般可以不加區別。穩流電源通常採用雙層繞組。線圈的有效部分包含左、右兩個有效邊。將穩定的電壓源加在固定的電阻的兩端,那么流過電阻的電流一定是恆定的,這是設計穩流電源的基本原理和思想。

基本介紹

  • 中文名:穩流電源
  • 別名:恆流電源
  • 採取方式:通常採用雙層繞組
  • 分類:單疊繞組和復疊繞組之分。
  • 有效部分:包含左、右兩個有效邊
穩流電源簡介,設計原理,穩流與恆流的區別,分類,套用情況,

穩流電源簡介

穩流電源通常採用雙層繞組。線圈的有效部分包含左、右兩個有效邊。放在槽內且靠近槽口的有效邊叫上層邊,靠近槽底的有效邊叫下層邊。同一槽中上下層間用絕緣紙隔開。同一線圈上下兩有效邊沿圓周方向的距離即為線圈的跨距,通常用槽距(兩相鄰槽間距離)的倍數表示。跨距約等於一個極距(相鄰兩磁極的距離,也常用槽距的倍數表示)。 直流電樞繞組分疊繞組、波繞組和蛙繞組3種。每個線圈的兩個出線端連線到換向器的兩個換向片上,兩者在換向器圓周表面上相隔的距離稱為換向器節距,用Ys表示。不同形式的繞組具有不同的換向器節距。

設計原理

如果將穩定的電壓源加在固定電阻的兩端,那么流過電阻的電流必然是恆定的,這就是穩流電源的設計原理。圖3.5所示就是穩定電流源的基本原理框圖。圖中集成運算放大器A為理想運放。RS、DZ給運放同相端提供一個基準穩定參考電壓VREF,VREF就是穩壓二極體DZ的穩定電壓VZ。顯然,由圖中可知,流過負載的輸出電流I0
式中,I0為恆定電流,調節RW就可以調變I0
圖3.5   穩流電源基本框圖圖3.5 穩流電源基本框圖

穩流與恆流的區別

穩流亦可叫恆流,意思相近,一般可以不加區別。與恆壓的概念相比,穩流的概念就難於理解一些了,因為日常生活中恆壓源是多見的,蓄電池、乾電池是直流恆壓電源,而220V交流電,則可認為是一種交流恆壓電源,因為它們的輸出電壓是基本不變的,是不隨輸出電流的大小而大幅變化的。而穩流電源呢,就是指如果負載電阻太大,使電源輸出電流不能達到恆流值,那么恆流源的輸出電壓就會自動升到電源的最大輸出電壓,只有當負載電阻小到一定的程度,使電源輸出電流達到恆流值,電源才真正處於恆流工作狀態,隨著負載電阻值的逐步減小,輸出電壓也按規律下降,以保持輸出電流的恆定不變。這就是恆流的概念。
穩流電源穩流電源

分類

穩流電源根據繞組方式,有單疊繞組和復疊繞組之分。單疊繞組是將同一磁極下相鄰的線圈依次串聯起來,構成一條並聯支路,所以對應一個磁極就有一條並聯支路。單疊繞組的基本特徵是並聯支路數等於磁極數。各條支路間通過電刷並聯。單疊繞組線圈的換向器節距Ys=1。Ys>1者稱復疊繞組。比較常用的是Ys=2的復疊繞組,又稱雙疊繞組。雙疊繞組在一個磁極下有兩條並聯支路。例如一台四極直流電機,採用雙疊繞組時,共有8條並聯支路。各條支路間也是通過電刷並聯。電刷組數等於電機的極數。其中一半為正電刷組,另一半為負電刷組。疊繞組的並聯支路數較多,它等於極數或為極數的整倍數,所以又叫並聯繞組。

套用情況

對於某些負載和設備,若由穩流電源供電,可以得到不少技術、經濟上的好處。
對於負載的阻抗有較大的變化,而要求負載電流基本不變的設備,則必須採用穩流電源。所套用的具體的技術領域,大體有如下幾個方面。
(一)電熱、電焊設備
採用穩流電源,點弧容易,電弧穩定。小電流電弧的點火,在防護氣氛中焊接薄金屬,尤為適合。亦可用於電弧煉鋼、礦石加熱爐、真空電弧爐、接觸焊等設備中。
電熱設備由穩流電源供電,可節省電能,提高功率因數,這對大功率的電熱設備,能取得較好的經濟效益。
電熱、電焊設備,套用交流穩流電源效果較好,在國外,在這類設備中穩流電源已被廣泛地套用。
(二)電力拖動
交流穩流電流經整流後,可用於直流電力拖動中。可用於恆轉矩拖動的電源,也可用作電機的啟動。
採用穩流電源供電,既可避免在啟動初始時的電流衝擊,又可保持在整個啟動過程中始終有較大的啟動轉矩,不會因轉速升高電流下降而使電動機轉矩減小,而且始終保持電流恆定,因而使電動機出現優良的啟動性能。穩流電源被用於啟動直流他激電動機、異步電動機,以及同步機的異步啟動等。
研究分析表明,在直流他激電動機中,如保持電樞電流恆定,相應地改變磁通,可使電機轉速向高於或低於額定轉速方向調節。
(三)作為某些特殊設備的電源
電加工工藝設備。如電鍍槽、電解槽,電化學加工設備等。在這些設備中套用穩流電源,可以消除陽極效應的影響(鋁電解時),消除工具陰極和產品陽極短路的影響,使加工過程穩定,能較多地減少能耗和提高勞動生產率。
作為蓄電池的充電裝置。利用穩流電源對蓄電池充電,可以獲得最高的效率。在工業中大多數充電裝置都採用穩流電源。
作為光量子發生器的電源。在脈衝式光量子發生器中,穩流電源用於儲能電容器的充電,而在連續式光量子發生器中,作為充氣管的電源。由於穩流電源的套用,提高了發生器輸出的穩定性和可調性。量子技術,也是穩流電源套用中最有成效的領域之一。
(四)用於長距離輸電
在供電電源容量不大而輸電線路較長的情況下,若要求負載端電壓穩定,採用穩流裝置,就可以消除因輸電線壓降變化對負載端電壓的影響。穩流電源的這一重要優點,被用於:機場起飛-降落通道信號燈的供電;橫跨大陸或海洋的遠距離和超遠距離電纜的供電系統中。
(五)用於測量技術中
高穩定度的穩流電源,用於檢測各種指針式儀表(安培表,伏特表),可用於測量精密電阻,利用電容器的線性充電電壓來測量時間間隔,某些敏感元件如霍爾元件,熱敏二極體等,在作感測器進行非電量變換電量時,均需對敏感元件通以恆定電流。
總之,穩流電源(包括交、直流)的套用領域是多方面的,在技術和經濟上的效益是明顯的,在選擇電氣設備的供電電源時,必須考慮是否應採用穩流電源,在某些領域,穩流電源則成為相對比較適用的電源。

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