用鄂州干式变压器构成的可调负载

　　（1.上海电压整调器制造有限公司，201107；2.上海交通大学电子信息与电气工程学院，200030）1背景当今，越来越多的科研机构、高校或其他电气企业在科学研究、技术开发和试验中均需要用到交流可调负载。这些电气研发试验中心为了研究产品的各种特性，需要模拟仿真各种负载条件，必然要用各式各样的负载来考核产品的性能。有的要并联，有的要串联；有的要调节负载性质（阻性、感性和容性等）；有的要调节负载大小；有的要在恒定电压下调节负载电流大小；有的要在恒定电流下调节负载电压的大小；有的要在恒功率因数下调节负载电流或电压的大小。这种不断变化负载参量的要求给试验、研发现场的配置带来了极大的困难。因为任何有级变化负载，即使安装了大量大小不同的切换开关，仍很难达到精准调节的要求，而且成本骤然增加。

　　若能正确、合理地使用鄂州干式变压器构成各种可调负载，则上述所有要求几乎都可以达到。为此，上海电压调整器制造有限公司已用相关专利制成了各种可调负载的系列产品，适应市场要求。

　　用鄂州干式变压器可构成单相或三相交流可调负载（以下简称可调负载）。其特征、结构如下。

　　构成可调负载的主体为鄂州干式变压器。负载小的用接触式鄂州干式变压器，负载大的用感应式鄂州干式变压器。

　　构成可调负载的其他设备包括电阻器、电抗器和电容器等。它们作为等值负载阻抗替代真实用电设备，结合容量、功率因数和额定值等方面的要求，分别构成阻性、感性或容性的固定负载阻抗。

　　按用户负载电源的类型分为并联型和串联型两类。并联型可调负载：适用于用户的受试电源为电压源，即可接上指定有效值大小的恒定电压Us.串联型可调负载：适用于用户的受试电源为电流源，即可接入指定有效值大小的恒定电流Is.以下用单相交流可调负载说明调节原理及使用要点。

　　2鄂州干式变压器构成可调负载的基本原理2.1并联型可调负载的原理用鄂州干式变压器构成并联型可调负载的原理示意图如所示。将固定阻抗Z接于鄂州干式变压器的输出端。这里将鄂州干式变压器T视作台输入匝数为固定值，而输出匝数可调~W1）的匝并联型可调负载原理示意图数变换设备。按鄂州干式变压器次侧、二次侧折算阻抗与匝数比成平方的关系，可得到对一次电源侧而言，二次侧负载Z的折算值Z'=KZ，K12=W1/W2=1~+t.当W2=0 =0.实际由鄂州干式变压器的空载电流和励磁阻抗确定了对电源侧的最大阻抗和最小电流。当电刷（即中a点）调至顶点A，即W2=W1时，Z'=Z，达到了额定状态。当W2在0 ~W1变化时，折算到―次侧的Z'就在Z~+变化，次侧即得到了一个并联型的可调负载Z'.注：上述可调负载中的T选用的是输出匝数本身可直接变化的接触式鄂州干式变压器，也可选用通过相位变化使得输出有效匝数间接变化的感应式鄂州干式变压器。

　　作为并联型可调负载的电压一电流运行区域，如中斜线ON上部所示。中，=UN//随着电刷（即中a点）逐步上移，a移至A点，W2增大，Z'减小，电流I也逐步增大。在US=UN时，运行点出现在最高横线上，此时/ =/N=UN/Z.当US　　2.2串联型可调负载的原理串联型可调负载的原理示意如所示。将固定阻抗Z接于鄂州干式变压器的输入端。同样将鄂州干式变压器T视作台匝数变换设备，则在鄂州干式变压器的输出端呈现个串联可调负载。此时阻抗折算方向与并联时相反，由T的一次侧向二次侧折算。因此2'=，这里K21 =%/%=0~1.当电刷（即中a点）处于X位置，即W2=0，K21=0时，Z'=0.实际上存在电刷的接触电阻，所以Zmin' 0，Zmin'=U0//N（见）。当电刷逐步向A点调高，如保持In不变，则运行点从U逐步升至Ui点。若继续将电刷调高，则可达U2点，最终达到Un点。在/s =In时，运行点的轨迹全出现在最右侧竖线上。当Is　　串联型可调负载原理示意使用注意事项各种运行点的寻找方式。从可见，上述两种可调负载只要鄂州干式变压器的空载电流/.足够小且电刷接触电阻压降U足够小，就几乎将Un、In构成的方框全部纳入了可控区。例如，中横线三角区中U点在并联负载可控区内，只要按接线，AX端电压Us=%，然后调节电刷，即可找到运行点U.同样，对中竖线三角区中V点，属串联负载可控区，只要按接线，在ax端串入电流源Is=/2，然后调节电刷，即可找到运行点V.各种负载性质的可行性。变更或中固定负载Z的功率因数，即可得到该指定功率因数不变，但大小可变的可调负载。

　　采用不同鄂州干式变压器T对可调负载性能的影响。与所示的都是采用接触式鄂州干式变压器的可调负载方案，对解释原理，观察二次侧匝数变化，可以做到一目了然。而实际上，还可以采用感应式鄂州干式变压器组成可调负载。两者比较，前者属有形匝数变化，而后者属无形匝数变化；前者有触点且单机制造容量相对小，而后者无触点且单机制造容量相对大。对严禁出现火花的场合，用感应式鄂州干式变压器更为恰当。从感应式鄂州干式变压器空载及短路特性可知，由于它的/.及U偏大，相应中的可控区将随/.与U扩大而有所缩小。

　　扩展可控区域的方法。无论是影响并联型可调负载控制区域的/.或是影响串联型可调负载控制区域的U.，其主要成分皆为感性分量。如采用恰当的电容补偿，可使它们的可控区域进一步扩展。此外，对并联型采用多台并联，对串联型采用多台串联，由于单机容量的/.、U下降，从而使整个合成大容量可调负载的总可控区域明显扩展。这将是个更佳的方法。

　　使用中起始值至需求值的过程。对并联型可调负载，在已知施加电压Us矣Un的条件下，般应使阻抗从最大调至需求值或额定值，也就是负载电流从/.逐步增至需求值或额定值In；对串联型可调负载，在已知串入电流Is矣In的条件下，般应使阻抗从最小调至需求值或额定值，也就是负载电压从U逐步增至需求值或额定值Un.它们的共同特点是使可调负载的容量由最小值逐步增大至需求值或额定值。这样，无论对电压源、电流源及可调负载本身，均安全可靠。

　　经济配置法。在要求较高、大容量及重要试验场合可使用多个可调负载并联或串联的配置方案。这样，既保障调节精准，又保障中可控区域最大，并使单台设备容量不至于太大而造成制造与运输上的麻烦。当需要进步减少负载设备投资时，还可采用局部固定负载开关有级粗调与局部无级连接平滑可调负载结合的方案。在粗调允许有级控制并细调满足精准要求的条件下，使整个技术配置方案更为经济合理。