?。?.上海電壓整調器制造有限公司，201107；2.上海交通大學電子信息與電氣工程學院，200030）1背景當今，越來越多的科研機構、高校或其他電氣企業(yè)在科學研究、技術開發(fā)和試驗中均需要用到交流可調負載。這些電氣研發(fā)試驗中心為了研究產品的各種特性，需要模擬仿真各種負載條件，必然要用各式各樣的負載來考核產品的性能。有的要并聯(lián)，有的要串聯(lián)；有的要調節(jié)負載性質（阻性、感性和容性等）；有的要調節(jié)負載大小；有的要在恒定電壓下調節(jié)負載電流大??；有的要在恒定電流下調節(jié)負載電壓的大小；有的要在恒功率因數(shù)下調節(jié)負載電流或電壓的大小。這種不斷變化負載參量的要求給試驗、研發(fā)現(xiàn)場的配置帶來了極大的困難。因為任何有級變化負載，即使安裝了大量大小不同的切換開關，仍很難達到精準調節(jié)的要求，而且成本驟然增加。

　　若能正確、合理地使用調壓器構成各種可調負載，則上述所有要求幾乎都可以達到。為此，上海電壓調整器制造有限公司已用相關專利制成了各種可調負載的系列產品，適應市場要求。

　　用調壓器可構成單相或三相交流可調負載（以下簡稱可調負載）。其特征、結構如下。

　　構成可調負載的主體為調壓器。負載小的用接觸式調壓器，負載大的用感應式調壓器。

　　構成可調負載的其他設備包括電阻器、電抗器和電容器等。它們作為等值負載阻抗替代真實用電設備，結合容量、功率因數(shù)和額定值等方面的要求，分別構成阻性、感性或容性的固定負載阻抗。

　　按用戶負載電源的類型分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩類。并聯(lián)型可調負載：適用于用戶的受試電源為電壓源，即可接上指定有效值大小的恒定電壓Us.串聯(lián)型可調負載：適用于用戶的受試電源為電流源，即可接入指定有效值大小的恒定電流Is.以下用單相交流可調負載說明調節(jié)原理及使用要點。

　　2調壓器構成可調負載的基本原理2.1并聯(lián)型可調負載的原理用調壓器構成并聯(lián)型可調負載的原理示意圖如所示。將固定阻抗Z接于調壓器的輸出端。這里將調壓器T視作臺輸入匝數(shù)為固定值，而輸出匝數(shù)可調~W1）的匝并聯(lián)型可調負載原理示意圖數(shù)變換設備。按變壓器次側、二次側折算阻抗與匝數(shù)比成平方的關系，可得到對一次電源側而言，二次側負載Z的折算值Z'=KZ，K12=W1/W2=1~+t.當W2=0 =0.實際由調壓器的空載電流和勵磁阻抗確定了對電源側的最大阻抗和最小電流。當電刷（即中a點）調至頂點A，即W2=W1時，Z'=Z，達到了額定狀態(tài)。當W2在0 ~W1變化時，折算到―次側的Z'就在Z~+變化，次側即得到了一個并聯(lián)型的可調負載Z'.注：上述可調負載中的T選用的是輸出匝數(shù)本身可直接變化的接觸式調壓器，也可選用通過相位變化使得輸出有效匝數(shù)間接變化的感應式調壓器。

　　作為并聯(lián)型可調負載的電壓一電流運行區(qū)域，如中斜線ON上部所示。中，=UN//隨著電刷（即中a點）逐步上移，a移至A點，W2增大，Z'減小，電流I也逐步增大。在US=UN時，運行點出現(xiàn)在最高橫線上，此時/ =/N=UN/Z.當US　　2.2串聯(lián)型可調負載的原理串聯(lián)型可調負載的原理示意如所示。將固定阻抗Z接于調壓器的輸入端。同樣將調壓器T視作臺匝數(shù)變換設備，則在調壓器的輸出端呈現(xiàn)個串聯(lián)可調負載。此時阻抗折算方向與并聯(lián)時相反，由T的一次側向二次側折算。因此2'=，這里K21 =%/%=0~1.當電刷（即中a點）處于X位置，即W2=0，K21=0時，Z'=0.實際上存在電刷的接觸電阻，所以Zmin' 0，Zmin'=U0//N（見）。當電刷逐步向A點調高，如保持In不變，則運行點從U逐步升至Ui點。若繼續(xù)將電刷調高，則可達U2點，最終達到Un點。在/s =In時，運行點的軌跡全出現(xiàn)在最右側豎線上。當Is　　串聯(lián)型可調負載原理示意使用注意事項各種運行點的尋找方式。從可見，上述兩種可調負載只要調壓器的空載電流/.足夠小且電刷接觸電阻壓降U足夠小，就幾乎將Un、In構成的方框全部納入了可控區(qū)。例如，中橫線三角區(qū)中U點在并聯(lián)負載可控區(qū)內，只要按接線，AX端電壓Us=%，然后調節(jié)電刷，即可找到運行點U.同樣，對中豎線三角區(qū)中V點，屬串聯(lián)負載可控區(qū)，只要按接線，在ax端串入電流源Is=/2，然后調節(jié)電刷，即可找到運行點V.各種負載性質的可行性。變更或中固定負載Z的功率因數(shù)，即可得到該指定功率因數(shù)不變，但大小可變的可調負載。

　　采用不同調壓器T對可調負載性能的影響。與所示的都是采用接觸式調壓器的可調負載方案，對解釋原理，觀察二次側匝數(shù)變化，可以做到一目了然。而實際上，還可以采用感應式調壓器組成可調負載。兩者比較，前者屬有形匝數(shù)變化，而后者屬無形匝數(shù)變化；前者有觸點且單機制造容量相對小，而后者無觸點且單機制造容量相對大。對嚴禁出現(xiàn)火花的場合，用感應式調壓器更為恰當。從感應式調壓器空載及短路特性可知，由于它的/.及U偏大，相應中的可控區(qū)將隨/.與U擴大而有所縮小。

　　擴展可控區(qū)域的方法。無論是影響并聯(lián)型可調負載控制區(qū)域的/.或是影響串聯(lián)型可調負載控制區(qū)域的U.，其主要成分皆為感性分量。如采用恰當?shù)碾娙菅a償，可使它們的可控區(qū)域進一步擴展。此外，對并聯(lián)型采用多臺并聯(lián)，對串聯(lián)型采用多臺串聯(lián)，由于單機容量的/.、U下降，從而使整個合成大容量可調負載的總可控區(qū)域明顯擴展。這將是個更佳的方法。

　　使用中起始值至需求值的過程。對并聯(lián)型可調負載，在已知施加電壓Us矣Un的條件下，般應使阻抗從最大調至需求值或額定值，也就是負載電流從/.逐步增至需求值或額定值In；對串聯(lián)型可調負載，在已知串入電流Is矣In的條件下，般應使阻抗從最小調至需求值或額定值，也就是負載電壓從U逐步增至需求值或額定值Un.它們的共同特點是使可調負載的容量由最小值逐步增大至需求值或額定值。這樣，無論對電壓源、電流源及可調負載本身，均安全可靠。

　　經濟配置法。在要求較高、大容量及重要試驗場合可使用多個可調負載并聯(lián)或串聯(lián)的配置方案。這樣，既保障調節(jié)精準，又保障中可控區(qū)域最大，并使單臺設備容量不至于太大而造成制造與運輸上的麻煩。當需要進步減少負載設備投資時，還可采用局部固定負載開關有級粗調與局部無級連接平滑可調負載結合的方案。在粗調允許有級控制并細調滿足精準要求的條件下，使整個技術配置方案更為經濟合理。