我們聽過人們談?wù)撚么箦N敲碎堅果嗎？在只用一點力就能做到的地方使用過多的力顯然是在浪費，但就電力而言，這是我們所有人一直都在做的事情 。從廣義上講，電壓是力的電當(dāng)量，我們經(jīng)常為電器和小工具提供比實際需要更多的電壓。使用“電動大錘”敲開電氣螺母既浪費金錢又浪費能源，而且會大大縮短昂貴設(shè)備的使用壽命。如果您經(jīng)營的工廠類似于擁有許多由電動機驅(qū)動的大型機器的工廠，使用過多的電壓可能會不必要地增加 10-20% 的電費；將其乘以整個工業(yè)世界，我們就會遇到一個對經(jīng)濟和地球都不利的大問題。一種解決方案是使用電壓優(yōu)化 設(shè)備（也稱為電壓校正、穩(wěn)定、調(diào)節(jié)或降低），它會不斷調(diào)節(jié)您的電力供應(yīng)，以便您準確獲得所需的電壓。讓我們仔細看看它是如何工作的！

一、電壓種類：

有沒有注意到我們家里所有的小型電器，每種小型電器使用的電壓都略有不同？您的大型電器都設(shè)計為使用家用電源，通常為 110 伏或 230 伏，具體取決于您所在的世界。但是較小的小工具將使用各種不同的電壓。手電筒大約需要 3 伏特，數(shù)碼相機需要 4 伏特，手機或 CD 播放器需要 6 伏特，筆記本電腦大約需要 20 伏特等等。有沒有想過為什么更大的電器需要更多？想想電壓，想想力：從廣義上講，我們需要一個更大的電壓來迫使電流通過冰箱或吸塵器中的電動機，而不是通過微小的白熾燈在手電筒或筆記本電腦中的微芯片中。您需要更大的大錘才能敲開更大的螺母。

另一種思考方式是記住，電器使用的電量與其電壓成正比。如果您需要電器來做一些需要大量能量的事情（例如修剪樹籬或烘干我們的牛仔褲），它還需要每秒投入大量能量――換句話說，功率――這意味著大量的電壓。理論上，我們可以用 1.5 伏的電池為滾筒式干衣機供電，但它的微小電壓產(chǎn)生能量的速度太慢，無法蒸發(fā)掉我們衣服上的水，而且這么小的電源組根本無法提供足夠的能量來完成整個過程工作。一個 110 伏（或 220 伏）的干衣機可以正常工作并且速度更快，但如果您的家用電源實際上是 130 伏（或 250 伏），它不一定會有任何區(qū)別。

二、什么是過電壓：

一旦電力離開發(fā)電廠，公用事業(yè)公司幾乎或根本不知道我們實際上用它做了什么。他們只是給我們所有相同的基本供應(yīng)，讓我們繼續(xù)使用它。實際上，工業(yè)用戶將獲得比家庭更高的電壓供應(yīng)，因此他們可以驅(qū)動強大的工廠機器，但即便如此，供應(yīng)的電壓與我們實際使用的電壓之間只有相對粗略的聯(lián)系。這兩件事之間的不匹配可能是一個大問題，也是對能源和金錢的巨大浪費。

大多數(shù)電機都是在國際上制造和銷售的，并且必須在不同國家/地區(qū)以不同電壓工作。德國制造的電動車床（工廠切割機）可以在歐洲（世界上很大一部分地區(qū)）工作，電壓范圍為 200-250 伏：在德國，它可以在 230 伏電壓下工作；在德國，它可以在 230 伏電壓下正常工作；在英國，在有時接近 240 伏的國家電源上，它的工作原理是一樣的（沒有更快或更好）――但更高的電壓會使它浪費大約 10% 的能量，因為它會變得更熱（可能會降低它的有用性）生活相當(dāng)重要）。如果我們在英國使用那臺機器，我們可能希望我們的電源是 230 伏而不是 240 伏。這個問題通常被稱為過電壓。

三、什么是瞬態(tài)和諧波：

還有一些其他問題需要擔(dān)心。由于需求和供應(yīng)的波動，您的建筑物接收到的電壓每小時（甚至每分鐘或每秒鐘）可能會急劇上升和下降。例如，如果一家工廠在您附近打開和關(guān)閉大型電機，這可能會導(dǎo)致 瞬變（短暫的尖峰）功率會影響附近的其他建筑物。尖峰（有時稱為浪涌）和凹陷（有時稱為驟降）也可能由雷擊、發(fā)電設(shè)備打開或關(guān)閉以及許多人同時用電（例如每晚同一時間做飯）引起). 實際上，本應(yīng)為 230 伏的電源可能會定期波動多達 10% 或更多，從而為您提供大約 210-250 伏的實際電壓。

不僅僅是電壓會發(fā)生變化。理論上，大部分電力以交流電 (AC) 正弦波的形式提供，其上升、下降和反向平穩(wěn)地變化大約每秒 50-60 次（普通供電頻率）。實際上，交流電源還可能包含不規(guī)則的高頻波形，稱為諧波，可能會損壞精密設(shè)備（導(dǎo)致過熱），因此確實需要濾除。

四、問題有多嚴重：

作為一般的用戶，我們不會太在意這一切；我們大多數(shù)人甚至都沒有意識到這個問題。像我一樣，您可能已經(jīng)習(xí)慣了很多小玩意兒（筆記本電腦、手機、 電動牙刷等），它們都帶有內(nèi)置變壓器，可以轉(zhuǎn)換普通電源（在北美和歐洲通常為 110-120 伏特）太平洋地區(qū)以及歐洲和其他地區(qū)的 ~220?240 伏）在每種情況下都設(shè)置為正確的電壓（例如，我正在使用的筆記本電腦為 15 伏）。也許您 在一些關(guān)鍵設(shè)備（例如您的計算機或無線路由器）上安裝了浪涌保護器，以防止尖峰和雷擊。

如果您經(jīng)營一家企業(yè)，那么您所提供的電壓與您需要的電壓之間的不匹配是一個更大的問題：它會讓您花費大量實際上不需要花費的錢。

五、電壓優(yōu)化如何工作：

有兩種主要的方法來解決這個問題。首先是擁有自己的簡單降壓變壓器（也稱為降壓或“分接”變壓器）將較高的輸入電壓更改為較低的電平，更符合您的實際需要。擁有專用變電站或變壓器的工廠和辦公室實際上已經(jīng)有了這個選項；他們可以簡單地重新調(diào)整所謂的“抽頭設(shè)置”（輸入電壓和輸出電壓之間的比率），以便他們的變壓器提供比以前更低的電壓。或者，可以添加一個額外的降壓變壓器，以將外部電源的電壓降低到更接近建筑物內(nèi)部電力系統(tǒng)所需的電壓。這種方法的問題在于它只能解決過壓問題。如果我們有時得到的太少電源電壓（也稱為“欠壓”或“掉電”的問題），改變抽頭設(shè)置以減少過壓會使事情變得更糟。

更好的解決方案是使用專用電壓優(yōu)化設(shè)備，不斷調(diào)整電源電壓，增加或減少電壓，使其保持在狹窄定義的范圍內(nèi)。執(zhí)行此操作的設(shè)備稱為電壓調(diào)節(jié)器、電壓優(yōu)化器、電壓穩(wěn)定器或電壓校正器。它們無需維護或監(jiān)控，無需更換即可愉快地工作多年。它們還過濾掉尖峰和諧波，以提供更平滑的電源。

穩(wěn)壓器可以以多種不同的方式工作。有些是基于鐵磁諧振變壓器 （也稱為恒壓變壓器或 CVT），它們與普通變壓器一樣，但有一個額外的組件（電感器，基于電容器和內(nèi)置在次級繞組中的諧振線圈）。通常，變壓器的初級（“輸入”）和次級（“輸出”）是耦合的，因此初級電壓的任何變化都會直接反映在次級：如果初級電壓升高，則在變壓器上升，次級電壓也上升相應(yīng)的量。鐵磁諧振變壓器中的額外電路使變壓器次級部分的磁通量保持在恒定和最大值，無論初級磁通量發(fā)生什么變化。這確保了即使輸入電壓略有變化，變壓器也能提供或多或少恒定的輸出電壓（通常波動 1-3%）。

其他穩(wěn)壓器的工作方式不同。最簡單的基本上是 電子的。它們的工作原理是不斷測量構(gòu)成輸入電源的波的電壓，并將它們與您所說的所需電壓進行比較。如果電壓太大，他們會添加第二個大小恰到好處的波，與原始波反相，以恰好減去正確的電壓量。因此，如果您的輸入電源升至 250 伏，并且您將調(diào)節(jié)器設(shè)置為 220 伏，它將在 250 伏上添加相當(dāng)于 30 伏的顛倒波形，減去剛好足以產(chǎn)生 220 伏的功率。如果電源電壓降至 240 伏，校正電壓將立即降至 20 伏，從而使輸出穩(wěn)定在 220 伏。

穩(wěn)壓器通常是比簡單的降壓變壓器更昂貴的解決方案，但它可以節(jié)省一半的能量，整體節(jié)能 10-20%。盡管大型設(shè)備的成本高達數(shù)千美元或英鎊，但通常它們會在 2-3 年內(nèi)收回成本（以降低能源和維護成本以及延長所連接的電氣設(shè)備的使用壽命）。他們還對地球有回報：通過減少能源消耗，他們正在幫助您為應(yīng)對氣候變化等環(huán)境問題做出積極貢獻。