家用交流稳压器的原理与维修

    工作原理
　　大地牌ＴＪ３０型３ｋＷ交流稳压器的电气原理图见附图。整机可分主回路和控制电路两部分，Ｖｉ和Ｖｏ分别是输入与输出电压表。主回路是交流电源从输入端通往输出端的路径，包括空气开关Ｋ１、稳压与直通选择开关Ｋ２、调压变压器Ｔ、延时控制继电器Ｊ３和输入、输出接线端子等元器件。控制电路的功能有开机延时送电、稳定输出电压、过压保护及指示、欠压保护及指示等。
　　１．取样电压与基准电压。 调压变压器Ｔ有两个二次绕组，其中一组９Ｖ经ＤＱ１桥式整流后，再经电阻Ｒ２和Ｒ３分压，取Ｒ３上的分压值作为交流稳压器输出电压高低的取样电压。１６Ｖ的绕组电压经ＤＱ２桥式整流，三端稳压器ＬＭ７８１２稳压，输出稳定的ＤＣ１２Ｖ电压向控制电路供电。发光管ＬＥＤ２点亮标志着ＤＣ１２Ｖ电源工作正常。集成电路Ａ１是四运放ＨＡ１７３２４，在这里作四电压比较器使用。ＤＣ１２Ｖ电压经电位器ＲＰ、电阻Ｒ４～Ｒ８分压，共取出四个分压值作为基准电压，分别送往四个电压比较器的相应输入端。电阻Ｒ３上的取样电压也同时送往电压比较器的输入端。取样电压和基准电压接入电压比较器输入端的规律是：检测交流稳压器输出电压是否高于额定值２２０Ｖ，其正输入端接取样电压，负输入端接基准电压，例如Ａ１．１和Ａ１．２；检测交流稳压器输出电压是否低于额定值２２０Ｖ，接法与上相反，例如Ａ１．３和Ａ１．４。认识这种规律对读懂许多品牌交流稳压器的电路原理图都有参考意义，但这种接入规律的前提是：检测结果为“是”时，电压比较器的输出端为高电平，这恰好是相关功能电路所需要的。
　　２．电压偏高需要降压。 大地牌交流稳压器的输出稳压精度设定为±４％，当输出电压刚好等于２２０Ｖ时，调整电位器ＲＰ使电压比较器Ａ１．２的反相输入端{6}脚所接的基准电压与其同相输入端{5}脚连接的取样电压也刚好相等，这样输出电压若有升高（可能因为输入电压升高，或负载电流减小），取样电压也相应升高，电压比较器Ａ１．２的输出端{7}脚电位就必然为高，三极管Ｑ１导通，继电器Ｊ１吸合，电动机Ｍ得电转动，拖动调压变压器的碳刷滑动，直至交流稳压器的输出电压回落到２２０Ｖ为止。电动机绕组的供电回路是：ＤＣ１２Ｖ→Ｊ１常开接点→限位开关ＸＫ１→电动机Ｍ→ＸＫ２→Ｊ２常闭接点→地。
　　３．电压偏低需要升压。 若因输入电压降低等原因引起输出电压低于２２０Ｖ，电压比较器Ａ１．３的输出端{8}脚电位变高，之后三极管Ｑ２导通，继电器Ｊ２吸合，电动机Ｍ得电转动，但这时电动机绕组上的电压极性与上次相反，其回路是：ＤＣ１２Ｖ→继电器Ｊ２常开接点→限位开关ＸＫ２→电动机Ｍ→ＸＫ１→Ｊ１常闭接点→地，电动机反向旋转，直至输出电压回升到２２０Ｖ为止。
　　限位开关ＸＫ１和ＸＫ２安装在调压变压器上碳刷允许旋转范围的极限端位置，若因输入电压偏高或偏低较多，电动机拖动碳刷转至极限位置仍不能使输出电压回到２２０Ｖ，碳刷架将触及限位开关，电动机断电停转，以免电动机过载损坏。
　　４．开机延时送电控制  这部分电路由集成电路Ａ２及其外围元件组成。Ａ２是型号为ＨＡ１７３５８的双运放，此处将运放改作电压比较器使用。电压比较器的反相输入端{2}脚接有由电阻Ｒ２７和Ｒ２９分压提供的基准电压，同相输入端{3}脚接的是电阻Ｒ２５和电容Ｃ７组成的充电回路。刚通电时三极管Ｑ５截止，Ｃ７从０开始充电，在Ｃ７上的充电电压达到{2}脚基准电压之前，Ａ２的输出端{1}脚为低电平；当Ｃ７上电压达到或超过{2}脚电压时，{1}脚电位变高，三极管Ｑ６导通，继电器Ｊ３吸合，其常开接点闭合，调压变压器的２２０Ｖ电压经Ｊ３接点送往交流稳压器的输出端，至此，开机延时结束。这个过程大约需要５分钟。开机延时送电主要是为了保护空调、电冰箱等设备的用电安全，若无此需求，可按下快启自锁按钮ＡＮ，此时开机延时时间将缩短为２～３秒钟，这是因为由阻值仅１０ｋΩ的电阻Ｒ２６向电容Ｃ７充电，其充电时间常数已明显减小。开机延时期间发光管ＬＥＤ４点亮，指示当前工作状态。交流稳压器通电工作期间若遇停电，电容器Ｃ７会经二极管Ｄ２迅速放电，以保证即便短时间停电后又恢复送电，Ｃ７也重新从０开始充电，交流稳压器的输出端须再经延时才能往外送电，从而保证用电设备的安全。
　　５．过压保护电路。 由集成电路Ａ１．１及外围电路组成。当电压偏高较多，经电动机拖动碳刷调整到极限位置（这时因限位开关ＸＫ１动作，电动机停止转动），输出电压仍然达到或超过２２０Ｖ的１．１倍时，电压比较器Ａ１．１的输出端{1}脚变为高电平，经二极管Ｄ１使三极管Ｑ５导通，电容器Ｃ７迅速放电，电压比较器Ａ２输出端{1}脚电位转低，继电器Ｊ３释放，切断交流稳压器的电压输出，保护了用电设备。过压保护后发光管ＬＥＤ１点亮，指示断电是由过压所致。
　　６．欠压保护电路。 由集成电路Ａ１．４及三极管Ｑ３、Ｑ４等元件组成。若电压偏低并经调压变压器作最大限度地调整，输出电压仍低于２２０Ｖ的０．９倍时，电压比较器Ａ１．４的输出端{14}脚由低变高，经电阻Ｒ２０和电容器Ｃ４充电回路作短时间延时后，三极管Ｑ３饱和，Ｑ４截止，Ｑ４集电极的高电位经二极管Ｄ３使Ｑ５饱和导通，最终导致继电器Ｊ３释放，交流稳压器输出端断电。欠压时发光管ＬＥＤ３点亮，指示当前处于欠压状态。如果用电设备允许欠压运行的话，可去掉二极管Ｄ３，这样欠压时只有发光管指示而不断电。
　　由以上分析可知，电位器ＲＰ一旦调整好，升压控制、降压控制、过压保护和欠压保护的动作阈值即自动生成，这在保证稳压精度的前提下，大大减少了生产、调试和维修时的工作量。
　　维修实例
?　［例１］?一台ＴＪ３０型３ｋＷ交流稳压器不能稳压，输出电压随输入电压变化，但两者电压值不同。
　　开壳，通电测量控制板上的取样电压和各基准电压基本正常；将手动调压器接在交流稳压器的输入端，旋转调压器手柄，使输入电压在２２０Ｖ上下变化，若听到控制板上继电器Ｊ１、Ｊ２动作时的声响，说明升压和降压控制功能正常。查限位开关ＸＫ１、ＸＫ２完好，用万用表测电动机两接线端子上有ＤＣ１２Ｖ电压，断电后用手转动碳刷架未发现机械卡滞现象，据此可推断电动机已损坏，更换电动机后交流稳压器恢复正常。因为出故障时碳刷停留的位置是随机的，所以输入与输出端的电压不相等，而是有一个固定的变比关系。
　?［例２］?一台ＴＪ５０型５ｋＷ交流稳压器无电压输出，但调整输入端的外接手动调压器，可听到交流稳压器内电动机在两个方向均有正常的转动声。
　　调整输入电压，电动机能正常转动，说明输入电压已加到调压变压器上，且控制电路完全正常，故障原因可能是：调压变压器２２０Ｖ抽头焊点开焊；一次导线螺栓松动或接线端子损坏；继电器Ｊ３工作异常。对前两项原因断电后用目测观察未见异常；接着通电检查，发现延时结束时（延时灯ＬＥＤ４熄灭）继电器Ｊ３无动作声响，测Ｊ３线圈两端有ＤＣ１２Ｖ电压，说明继电器损坏，用同规格（２５０Ｖ、３０Ａ）继电器ＨＧ４１３８代换后故障排除。
?　［例３］?一台ＪＴ３０型３ｋＷ交流稳压器，只能升压，不能降压。
　　开壳，并将外接调压器接在该稳压器的输入端。调低输入电压时，电动机可按升压方向旋转；调高电压时电动机无反应。电压偏高需要降压是由电压比较器Ａ１．２、三极管Ｑ１和继电器Ｊ１等元件控制调整的，重点检测这部分电路的各点电压。在输出电压明显超过２２０Ｖ时，用万用表测Ａ１．２输出端{7}脚电位约为１２Ｖ，三极管Ｑ１集电极为低电位，均属正常；测继电器Ｊ１线圈上有１２Ｖ电压，而其接点未见动作，说明Ｊ１损坏。用同型号的继电器（４１００）更换后交流稳压器恢复正常。
?　［例４］?一台ＴＪ５０型５ｋＷ交流稳压器不稳压。
　　开壳，并在输入端接入手动调压器。通电并转动调压器手柄，继电器Ｊ１、Ｊ２动作正常，但电动机不转。从电原理图可知，电动机的１２Ｖ工作电源除受Ｊ１、Ｊ２控制外，还要流经两个限位开关ＸＫ１和ＸＫ２，现电动机不转，测电动机上也无电压，限位开关成了重要怀疑点，检查发现ＸＫ１损坏开路，更换后交流稳压器恢复正常。限位开关开路后切断了电动机的电流通路，电动机自然不可能转动，交流稳压器也就不稳压了。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?山西 杨德印