（1.上海電壓整調(diào)器制造有限公司，201107；2.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，200030）1背景當(dāng)今，越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)、高?；蚱渌姎馄髽I(yè)在科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)中均需要用到交流可調(diào)負(fù)載。這些電氣研發(fā)試驗(yàn)中心為了研究產(chǎn)品的各種特性，需要模擬仿真各種負(fù)載條件，必然要用各式各樣的負(fù)載來(lái)考核產(chǎn)品的性能。有的要并聯(lián)，有的要串聯(lián)；有的要調(diào)節(jié)負(fù)載性質(zhì)（阻性、感性和容性等）；有的要調(diào)節(jié)負(fù)載大小；有的要在恒定電壓下調(diào)節(jié)負(fù)載電流大?。挥械囊诤愣娏飨抡{(diào)節(jié)負(fù)載電壓的大?。挥械囊诤愎β室驍?shù)下調(diào)節(jié)負(fù)載電流或電壓的大小。這種不斷變化負(fù)載參量的要求給試驗(yàn)、研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的配置帶來(lái)了極大的困難。因?yàn)槿魏斡屑?jí)變化負(fù)載，即使安裝了大量大小不同的切換開(kāi)關(guān)，仍很難達(dá)到精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的要求，而且成本驟然增加。

　　若能正確、合理地使用調(diào)壓器構(gòu)成各種可調(diào)負(fù)載，則上述所有要求幾乎都可以達(dá)到。為此，上海電壓調(diào)整器制造有限公司已用相關(guān)專(zhuān)利制成了各種可調(diào)負(fù)載的系列產(chǎn)品，適應(yīng)市場(chǎng)要求。

　　用調(diào)壓器可構(gòu)成單相或三相交流可調(diào)負(fù)載（以下簡(jiǎn)稱可調(diào)負(fù)載）。其特征、結(jié)構(gòu)如下。

　　構(gòu)成可調(diào)負(fù)載的主體為調(diào)壓器。負(fù)載小的用接觸式調(diào)壓器，負(fù)載大的用感應(yīng)式調(diào)壓器。

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

　　按用戶負(fù)載電源的類(lèi)型分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩類(lèi)。并聯(lián)型可調(diào)負(fù)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(diào)負(fù)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(diào)負(fù)載說(shuō)明調(diào)節(jié)原理及使用要點(diǎn)。

　　2調(diào)壓器構(gòu)成可調(diào)負(fù)載的基本原理2.1并聯(lián)型可調(diào)負(fù)載的原理用調(diào)壓器構(gòu)成并聯(lián)型可調(diào)負(fù)載的原理示意圖如所示。將固定阻抗Z接于調(diào)壓器的輸出端。這里將調(diào)壓器T視作臺(tái)輸入匝數(shù)為固定值，而輸出匝數(shù)可調(diào)~W1）的匝并聯(lián)型可調(diào)負(fù)載原理示意圖數(shù)變換設(shè)備。按變壓器次側(cè)、二次側(cè)折算阻抗與匝數(shù)比成平方的關(guān)系，可得到對(duì)一次電源側(cè)而言，二次側(cè)負(fù)載Z的折算值Z'=KZ，K12=W1/W2=1~+t.當(dāng)W2=0 =0.實(shí)際由調(diào)壓器的空載電流和勵(lì)磁阻抗確定了對(duì)電源側(cè)的最大阻抗和最小電流。當(dāng)電刷（即中a點(diǎn)）調(diào)至頂點(diǎn)A，即W2=W1時(shí)，Z'=Z，達(dá)到了額定狀態(tài)。當(dāng)W2在0 ~W1變化時(shí)，折算到―次側(cè)的Z'就在Z~+變化，次側(cè)即得到了一個(gè)并聯(lián)型的可調(diào)負(fù)載Z'.注：上述可調(diào)負(fù)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(diào)壓器，也可選用通過(guò)相位變化使得輸出有效匝數(shù)間接變化的感應(yīng)式調(diào)壓器。

　　作為并聯(lián)型可調(diào)負(fù)載的電壓一電流運(yùn)行區(qū)域，如中斜線ON上部所示。中，=UN//隨著電刷（即中a點(diǎn)）逐步上移，a移至A點(diǎn)，W2增大，Z'減小，電流I也逐步增大。在US=UN時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)出現(xiàn)在最高橫線上，此時(shí)/ =/N=UN/Z.當(dāng)US　　2.2串聯(lián)型可調(diào)負(fù)載的原理串聯(lián)型可調(diào)負(fù)載的原理示意如所示。將固定阻抗Z接于調(diào)壓器的輸入端。同樣將調(diào)壓器T視作臺(tái)匝數(shù)變換設(shè)備，則在調(diào)壓器的輸出端呈現(xiàn)個(gè)串聯(lián)可調(diào)負(fù)載。此時(shí)阻抗折算方向與并聯(lián)時(shí)相反，由T的一次側(cè)向二次側(cè)折算。因此2'=，這里K21 =%/%=0~1.當(dāng)電刷（即中a點(diǎn)）處于X位置，即W2=0，K21=0時(shí)，Z'=0.實(shí)際上存在電刷的接觸電阻，所以Zmin' 0，Zmin'=U0//N（見(jiàn)）。當(dāng)電刷逐步向A點(diǎn)調(diào)高，如保持In不變，則運(yùn)行點(diǎn)從U逐步升至Ui點(diǎn)。若繼續(xù)將電刷調(diào)高，則可達(dá)U2點(diǎn)，最終達(dá)到Un點(diǎn)。在/s =In時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)的軌跡全出現(xiàn)在最右側(cè)豎線上。當(dāng)Is　　串聯(lián)型可調(diào)負(fù)載原理示意使用注意事項(xiàng)各種運(yùn)行點(diǎn)的尋找方式。從可見(jiàn)，上述兩種可調(diào)負(fù)載只要調(diào)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(gòu)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(diǎn)在并聯(lián)負(fù)載可控區(qū)內(nèi)，只要按接線，AX端電壓Us=%，然后調(diào)節(jié)電刷，即可找到運(yùn)行點(diǎn)U.同樣，對(duì)中豎線三角區(qū)中V點(diǎn)，屬串聯(lián)負(fù)載可控區(qū)，只要按接線，在ax端串入電流源Is=/2，然后調(diào)節(jié)電刷，即可找到運(yùn)行點(diǎn)V.各種負(fù)載性質(zhì)的可行性。變更或中固定負(fù)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(diào)負(fù)載。

　　采用不同調(diào)壓器T對(duì)可調(diào)負(fù)載性能的影響。與所示的都是采用接觸式調(diào)壓器的可調(diào)負(fù)載方案，對(duì)解釋原理，觀察二次側(cè)匝數(shù)變化，可以做到一目了然。而實(shí)際上，還可以采用感應(yīng)式調(diào)壓器組成可調(diào)負(fù)載。兩者比較，前者屬有形匝數(shù)變化，而后者屬無(wú)形匝數(shù)變化；前者有觸點(diǎn)且單機(jī)制造容量相對(duì)小，而后者無(wú)觸點(diǎn)且單機(jī)制造容量相對(duì)大。對(duì)嚴(yán)禁出現(xiàn)火花的場(chǎng)合，用感應(yīng)式調(diào)壓器更為恰當(dāng)。從感應(yīng)式調(diào)壓器空載及短路特性可知，由于它的/.及U偏大，相應(yīng)中的可控區(qū)將隨/.與U擴(kuò)大而有所縮小。

　　擴(kuò)展可控區(qū)域的方法。無(wú)論是影響并聯(lián)型可調(diào)負(fù)載控制區(qū)域的/.或是影響串聯(lián)型可調(diào)負(fù)載控制區(qū)域的U.，其主要成分皆為感性分量。如采用恰當(dāng)?shù)碾娙菅a(bǔ)償，可使它們的可控區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)展。此外，對(duì)并聯(lián)型采用多臺(tái)并聯(lián)，對(duì)串聯(lián)型采用多臺(tái)串聯(lián)，由于單機(jī)容量的/.、U下降，從而使整個(gè)合成大容量可調(diào)負(fù)載的總可控區(qū)域明顯擴(kuò)展。這將是個(gè)更佳的方法。

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

　　經(jīng)濟(jì)配置法。在要求較高、大容量及重要試驗(yàn)場(chǎng)合可使用多個(gè)可調(diào)負(fù)載并聯(lián)或串聯(lián)的配置方案。這樣，既保障調(diào)節(jié)精準(zhǔn)，又保障中可控區(qū)域最大，并使單臺(tái)設(shè)備容量不至于太大而造成制造與運(yùn)輸上的麻煩。當(dāng)需要進(jìn)步減少負(fù)載設(shè)備投資時(shí)，還可采用局部固定負(fù)載開(kāi)關(guān)有級(jí)粗調(diào)與局部無(wú)級(jí)連接平滑可調(diào)負(fù)載結(jié)合的方案。在粗調(diào)允許有級(jí)控制并細(xì)調(diào)滿足精準(zhǔn)要求的條件下，使整個(gè)技術(shù)配置方案更為經(jīng)濟(jì)合理。