穩壓器AVR,推薦與選購

您確定要選擇AVR穩壓器了嗎?還是想要更了解AVR呢?

穩壓器(Automatic Voltage regulator),簡稱AVR。顧名思義,即是將電壓穩定在安全值的設備

沒關係,這篇介紹會讓您更深入了解AVR。

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一、何謂AVR穩壓器:

穩壓器(Automatic Voltage regulator),簡稱AVR。

顧名思義,即是將電壓穩定在安全值的設備。

以台灣110V的電壓為列,高峰時電壓會上升130V左右,

低峰時電壓有可能會低於80V左右,

這樣的電壓浮動會造成設備用電的損壞,

透過AVR可以將電壓升降至安全值進而使用。

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二、AVR穩壓器設計形式:

主要分為直流穩壓器與交流穩壓器,由於電力來源皆以交流電為主,

因此,交流穩壓器的使用為之廣泛,下列以交流穩壓器作為介紹,

利用電子工程的技術與變壓器之特性,

使輸出電壓維持一定振幅大小,進而得到穩定的輸出電壓。

其設計形式為:

■.電子式穩壓器:微電腦精密控制

(1)全電子式  (2)伺服馬達式

■.電磁式穩壓器:超隔離設計

(1)磁飽和式  (2)磁共振式

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三、如何知道一台穩壓器品質的高低階呢

一台穩壓器作為穩定電壓的設備,

其最重要的就是輸出電壓的穩定度及穩定速度,

同樣使用了穩壓器處理高低壓問題,但其穩壓輸出結果品質不同,

舉列如下:

■低階穩壓器:高壓120V降壓約至104V,低壓80V升壓至約90V左右

■高階穩壓器:高壓120V降壓約至111V,低壓80V升壓至109V左右

其中越是接近110V電壓其品質與穩定度越高,

而依照各種設計形式的不同,

其穩壓方式與速度、穩定度、品質、價格都不同。

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四、電子式穩壓器設計形式

電子式穩壓器即是利用電子零件來自動控制,調整輸出電壓,

將不符合設備使用、電壓波動高低差太大的電壓,

穩定在安全正常的範圍。共分為:全電子式及伺服馬達式

1、全電子式穩壓器:

全電子式穩壓器之穩壓效果來自於【穩壓段數】設計的多寡。

最基礎的規格為三段式,高低各有一段迴路,

另有主迴路一段共三段(穩定度<10%),

而穩壓電路控制則是控制Relay開關來升降壓,

此為電子機械式的開關,反應時間快(<0.048s),

並且機器進行穩壓時,會發出”答”跳段的聲音。

三段電子式穩壓器工作示意圖,經由數位微電腦判斷低壓還是高壓,提供正確的升降壓進行穩壓工作

■全電子式穩壓器—特性:

全電子式穩壓器【穩壓段數】越多,其輸出穩定度越精密,

如以十五段的穩壓器來看,同樣低壓90V,

光是降壓就使用六段來處理,

將電壓穩定至更接近110V的品質,加上全部電子控制開關處理,

因此穩壓時速度快、機器體積小、噪音低、價格也較親切。

2、伺服馬達式穩壓器:

伺服馬達式之穩壓功能來自於利用馬達旋轉碳刷接觸調整器的位置,

透過輸入輸出線圈比達到穩定電壓的效果,而馬達旋轉為機械動作,

對於常態高壓/低壓環境裡的穩壓品質與輸出穩定度都高,

但相對反應速度較慢(<0.1s)。

伺服式穩壓器,馬達式穩壓器,經由數位微電腦進行高低壓判定,調壓器會轉動馬達碳棒來調整高低壓

■伺服馬達式穩壓器—特性:

伺服馬達式由於是利用馬達旋轉碳棒的方式來調整高壓/低壓,

因此如應用在瞬間型的高低壓浮動環境裡,

它要不斷的偵測、啟動馬達順向、逆向旋轉,才得以達到輸出標準,

因此反應時間相對是較慢的。

但如果是在一個常態型低壓/高壓的環境,

其穩壓效果的精準度是很高的。

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五、電磁式穩壓器設計形式

電磁式穩壓器主要是利用磁飽和隔離變壓器中磁場達到飽和的特性,

進而輸出穩定的電。變壓器共含了三組線圈,

扣除一次側與二次側主線圈外,

透過控制線圈可以導入足量飽和的電流,

產生磁能後再匯聚儲存於矽鋼片,

達到磁能飽和的狀態進而提供了穩定的輸出電壓值,

依照飽和特性可分為:磁飽和及磁共振式。

磁飽和穩壓器,經由數位微電腦進行高低壓判定,系統再去啟動控制線圈導入足量的電流,進而讓電流與變壓器的線圈達到磁飽和的狀態,滿足輸出電壓的穩定度

1、磁飽和式穩壓器:

當輸入電壓過低時,輸出端的回授電路將通報數位化控制系統,

此時系統再去啟動控制線圈導入足量的電流,

進而讓電流與變壓器的線圈達到磁飽和的狀態,

滿足輸出電壓的穩定度。

磁飽和穩壓器工作示意圖,市電偵測電路,經由數位化微電腦判定,磁飽和反應後,在提供穩定電壓輸出

■磁飽和式穩壓器—特性:

電感式磁飽和穩壓器因其設計形式原理,

可同時達到穩壓速度快與輸出穩定度高的雙重功能,

此為一般電子式穩壓器無法同時兼具的功能。

若您的電力環境為瞬間高低壓浮動平繁,

且負載同時又需要極好的輸出電壓穩定度,

那麼此架構將可高度滿足您的需求。

2、磁共振式穩壓器:

當輸入電壓在+15%至-20%(例:220V電壓,為253V~176V)區間時,

不論電壓高低變壓,控制線圈皆完全的自市電持續導入電流,

確保百分之百的達到磁能飽和的滿足,

可持續輸出絕對穩定的電壓給負載使用,

由於完全無其他電子零件的控制,損壞率及其低,

輸出的穩定度亦非常高,高於任何形式的AVR設計形式。

磁共振穩壓器式意圖

■磁共振式穩壓器—特性:

超隔離共振式由於其控制線圈為持續性的從市電導入電流

(無間段、無反應時間),

再加上搭配大容量的電容設計可儲蓄微量電能,

因此當市電電壓瞬間驟低來到-45%時(如:220V剩121V時),

此系統還能在0.012s的時間內供電,

支撐這個瞬間變化不讓負載斷電,且輸出品質還維持在±2.5%,

優異的問題解決與保護能力為所有穩壓形式中之最。

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六、電子式穩壓器比較表,哪一種比較適合我呢?

全電子式&伺服馬達式比較表:

電路形式全電子式伺服馬達式
穩壓速度較快(<3週期/<0.048s)較慢(<6.25週期/0.1s)
適用環境瞬間高低壓多的變化環境常態行高壓/低壓變化小的環境
穩壓段數3段/7段/15段無斷輸出(穩壓精密度高)
輸出穩定度較低(±10%±1~2%)較高(<1%)
價格較低較高
體積較小較大
結論適用於一般環境與工業區等,設備電力精密度要求較低。長期高壓/低壓。電壓浮動低的環境,並且設備要求較高精密輸出穩定度

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七、磁飽和式穩壓器比較表,哪一種比較適合我呢?

磁飽和&共振式比較表:

飽和形式磁飽和式磁共振式
穩壓速度快(<5週期/<0.08s)極快(<1.5週期/0.024s)
隔離形式輸出輸入雙隔離設計超隔離設計
雜訊消除好,可消除30~40dBA非常好,可消除>60dBA
輸出穩定度非常好(±0.5%)非常好(±1%)
電子控制有(數位化微電腦控制)無(不會有因電子產生的錯誤或故障)
   電容與   瞬間低壓  承載能力AC電容,無     大容量電容設計,                 具備瞬間不斷電的特性,       當市電低壓只剩下-45%         (如220V只剩121V時),         在瞬間0.012s的時間內,     還可以提供±2.5%的輸出
體積重量重,體積大重量重,體積大
價格較貴
結論若您需要兼具穩壓速度快及輸出穩定度又高的穩壓器,飽和式穩壓器將是您最佳的選擇。(全電子式速度快,但穩定度交差;伺服馬達式穩度高,但速度較慢)。除了穩壓速度及輸出穩定度兼具外,機器的故障損壞率極低。且針對瞬間超低壓造成的跳電不僅承載力能力強,電容可支撐的電力支援,達到穩定不斷電的效果!

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八、穩壓器比較表:

設計形式全電子式伺服馬達式磁飽和式磁共振式
穩壓段數有段無段無段無段
輸出誤差率<1%<3%<1%<1%
穩壓速度<0.04s<0.1s<0.04s<0.03s
整機效率>97%>95%>97%>98%
價格(參考)10000↑13000↑25000↑30000↑
濾波功能XXX

一般市面上最常見的就是電子式,從三段穩壓(1KVA約1000元),

至十五段穩壓(2KVA約15,000)皆有,其成為主流的因素不外乎價格親切,

速度快,穩定效果也好。除了有特定需求以及電壓環境非常惡劣之外,

才會另外選購磁飽和式系列的穩壓形式,當然也是成本的考量。

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