国内有些地区电网电压变化较大，严重影响了电视机的正常收看，甚至造成电视机的损坏。为此，我们试制了一种磁分路磁饱和稳压器，当输入到稳压器的电网电压在130V～270V范围内变化时，该稳压器输出的电压可稳定在220V±2%。经过几个月在不同电视机上试验，效果较好。这种稳压器具有结构简单、容易制作、抗过荷能力强、动态范围大等优点。由于这种稳压器是利用磁饱和磁分路的原理，使输出电压达到稳定的，所以当电网电压升高时，稳压器本身要损耗10～25W的电能。
工作原理
这种稳压器实际上是初、次级线圈绕在断面不同铁心上的变压器，如图1所示。在断面大的铁心上绕初级线圈，在断面小的铁心上绕次级线圈。当交流电压U\(_{1}\)加到初级线圈L1上时，L\(_{1}\)中就有电流I1流过，铁心中产生磁通ψ\(_{m}\)（如图中虚线所示），ψm在次级线圈L\(_{2}\)中感应出一个电动势E2。若次级线圈接有负载，这样就有电流流过，当U\(_{1}\)升高时，I1随之增大，I\(_{1}\)的增大，又使ψm增加，结果次级线圈感应的电动势也随着升高。由于次级线圈是绕在断面小的铁心上，所以允许通过的磁通要比初级线圈铁心允许通过的磁通小。当初级电压升高到一定值时，通过次级线圈的磁通量达到了饱和状态。这时，如果I\(_{1}\)继续增大，由I1所产生的磁通ψ\(_{m}\)已不能全部从次级线圈中通过，有一部分则要经过空气完成磁路，所以E2就不再随U\(_{1}\)的升高而按比例升高了。U1的变化对次级电压的影响越来越小。使次级铁心达到磁饱和的U\(_{1}\)值，就是稳压器稳压范围的低端电压。这就是磁分路磁饱和稳压器的基本工作原理。
图2是交流稳压器的实际电路图。初级线圈L\(_{1}\)绕在断面大的中间铁心上。次级线圈L2绕在断面小的左边铁心上，L\(_{3}\)是附加线圈。L4是补偿线圈，绕在有空气隙的右边铁心上，并和次级线圈L\(_{2}\)反相串接。
由于左边铁心截面积比中间铁心截面积小将近一倍，所以通过的磁通很容易达到饱和。当左面铁心饱和后，初级电压U\(_{1}\)升高或降低ΔU1，绕在左面饱和铁心上的次级线圈上的电压U2虽也升高或降低ΔU\(_{2}\)，但要比ΔU1小得多。因为左边铁心已饱和，所以ΔU\(_{1}\)产生的磁通大部分通过有空气隙的右边铁心，并在补偿线圈L4中感应出一个电压ΔU\(_{4}\)。由于补偿线圈L4是和次级线圈反相串接后接到负载上的，所以负载上的电压U\(_{负}\)=U2-U\(_{4}\)。从图3可以看出，负载上的电压变化量已经是很小了，于是起到了稳压作用。
因为上述电路感抗X\(_{L}\)特别大，所以从功率因数的公式cosφ=R/\(\sqrt{R}\)\(^{2}\)+XL2可以看出，X\(_{L}\)越大，功率因数越小，电路损耗也越大。如果在饱和铁心的次级线圈上并联一个电容器，组成一个谐振频率为50Hz的回路，这样就可减小损耗。由并联谐振电路的特性可知，并联谐振电路对电源呈电阻性，电压与电流同和位，所以φ角为零，cosφ＝1，使稳压器的功率因数接近1，从而提高了效率。为了不使电容量取得过大，所以在次级线圈上串联一个附加绕组L3，以增加并联回路的电感量。
材料的选择及制作
此稳压器的设计，是以电视机所需电源功率为已知条件的。先计算出初级线圈在220V标准电压时，每匝线圈所感应的电动势E\(_{0}\)。根据试验，有如下关系E0=0.036\(\sqrt{P}\)。其中P为电视机所需电源功率，单位为瓦特。然后再分别计算制作中所需要的其他数据。现以12英寸晶体管电视机用的磁饱和磁分路稳压器为例，来介绍各种数据的计算方法和材料的选取及其加工。一般12英寸电视机所需电源功率为35W左右，考虑一定的余量，按P＝40W计算，则：E\(_{0}\)=0.036P≈0.228（伏）
1．铁心的选择与加工：
首先求出初级线圈中的铁心截面积S；S\(_{1}\)=41E0（cm）\(^{2}\)＝41×0.228(cm）2=9.348(cm)\(^{2}\)。因为初级线圈、次级线圈和补偿线圈是分别绕在E型铁心的三个柱上，所以要选取大窗口的KEI型铁心。根据以上计算，选用中间舌宽为2cm的KEI型标准铁心。铁心选好后，还要对每片铁心进行小的加工、如图4所示（阴影部分要剪掉）。中间部分要剪掉原宽度的1/10，准备绕补偿绕组的铁心也要剪掉原定度的1/4。顶部最好也剪掉0.5mm，使之成为空气隙。由于中间舌宽已剪掉了1/10，变成1.9cm，所以铁心的叠厚b=9.348÷1.9≈5（cm）。
2．计算各绕组的匝数及线径：
设：N\(_{1}\)为初级线圈的匝数；N2为次级线圈的匝数；N\(_{2}\)为附加线圈的匝数；N4为补偿线圈的匝数。它们之间有如下关系：
N\(_{1}\)=220／E0=220／0.228≈965（匝）
N\(_{2}\)=1.43N1=1.43×965≈1380(匝)
N\(_{4}\)=0.14N2=0.14×1380≈193（匝）
N\(_{3}\)=1.1UC／E\(_{0}\) 其中UC是次级并联电容器标准耐压的65％，若电容器标称耐压取600V，则U\(_{C}\)=0.65×600=390（伏）。所以，
N\(_{3}\)=1.1UC／E\(_{0}\)=1.1×390／0.228≈1881（匝）
L\(_{1}\)、L2、L\(_{3}\)、L4线径的大小，是根据通过电流大小而定。各绕组中通过电流可按下列各式算出:
I\(_{1}\)=2P/220＝2×40/220≈0.36(安)
I\(_{3}\)=1.5P／UC=1.5×40／390≈0.15（安）
I\(_{4}\)=0.5I1=0.5×0.36=0.18(安)
I\(_{2}\)=\(\sqrt{I}\)4\(^{2}\)+I\(_{3}\)2=(0.15)\(^{2}\)+(0.18)2≈0.234（安）
求出各绕组中通过的电流后，根据所用铁心的规格，选定电流密度，就可以查表选取各绕组所用漆包线的线径了。经查表L\(_{1}\)、L2、L\(_{3}\)、L4分别用0.4mm、0.33mm、0.25mm、0.28mm的漆包线。
电容器的容量，可由下式计算选取：
C=15.2×10\(^{3}\)P／U\(_{C}\)2（μF）=15.2×10\(^{3}\)×40/（390）2≈4（μF）
3、线圈的绕制与安装
为了绕制方便，根据加工好的铁心，做三个线圈骨架。因为各绕组分别绕在不同骨架上，所以层间可以少垫或不垫绝缘纸，只要绕好后烘干浸漆即可。L\(_{1}\)、L2、L\(_{3}\)、L4全部顺绕。为了调整时方便，L\(_{2}\)、L3、L\(_{4}\)在绕到末尾时，要在总匝效的±10％处抽头。
装配铁心时，可采用对插。装配要紧密、平整。铁心装好后，四周要用夹板把铁心压紧，夹板最好用硬铝、黄铜与非磁性材料。为了使用方便和安全，可以把稳压器固装在一个盒子里。盒子上应有通风孔，以便散热。开关串接在初级线圈回路里，然后装在盒上。为了安全，可在初级线圈回路中串接一个1安培的保险丝。若要安装指示灯，可用0.35mm的漆包线，在初级绕组上绕31匝，作为指示灯的6.3V电源。稳压器输出电源插座也装在盒上，供电视机用。
稳压器的调整
此稳压器的调整比较简单，使用一个自耦调压器，两块电压表，接线如图5所示。负载可用功率相当的灯泡或电烙铁代替。调整自耦调压器，使输入电压逐渐均匀地增大。从电压表（一）和（二），观察输入、输出电压的变化情况。随着输入电压的逐渐升高，输出电压也逐渐升高。当输入电压超过130V时，输出电压突跳升高，并稳定在220V附近。如果输出电压仍随着输入电压继续升高，说明补偿线圈接反了。把补偿线圈L\(_{4}\)头尾对换一下。如果输出电压不是稳定在220V附近，需要改变次级绕组的抽头，使之稳定在220V附近。如果稳压范围小于130V～270V或输出电压的变化范围大于220V±2％，可通过改变补偿线圈的抽头来达到要求。
上述调整完毕以后，可在稳压器输入回路中串接一个交流电流表，通过改变附加线圈L\(_{3}\)的抽头，使电流最小。稳压器调整正常后，工作中就不要再调整了。
最后说明几点：①使用中，稳压器的负载消耗功率。不能大于稳压器的额定功率，否则会影响稳压范围；②稳压器最好放在离电视机较远而又通风的地方；③如果稳压器是固装在铁盒子里，调整时也要在铁盒内进行；④上述计算是按12英寸电视机为例进行的。如果用在其它尺寸的电视机或较小功率的电器、仪表上，只要把所需电源功率代入即可。(吴健)