Всеки преобразувател на напрежение е електрическо или електронно устройство, способно да променя стойността си с необходимата стойност. Това устройство е особено търсено в ситуации, когато е необходимо да се свърже товар с различни номинални стойности на напрежението към мрежата. Освен това те не само могат да понижат стойността на този параметър, но и да го увеличат.
Принцип на работа
Основното изискване, което определя принципа на работа на преобразувателите на напрежение, е способността да се прехвърля полезна мощност към изхода с минимални загуби (за да се осигури максимална ефективност). За това те често използват модули, които са икономични по отношение на загубите, например електронни инвертори. Електрически преобразувател на напрежение, изграден според трансформаторна верига, е най-удобният за разглеждане на принципа на работа. Същността на неговото функциониране е следната:
- на входа на устройството потенциалът идва от променлив генератор на напрежение или подобен източник на ток;
- сигнал, подобен по форма, се отстранява от изхода на трансформатора (от неговата вторична намотка);
- ако е необходимо, променливото изходно напрежение първо се коригира със специален диоден блок и след това се стабилизира.
Много е трудно да се постигне желаната ефективност от такава верига, тъй като част от предаваната мощност се губи в намотките на трансформатора (поради термично разсейване).
За да се постигне висока ефективност от устройството, на изхода на трансформатора се инсталират ключови схеми, работещи в икономичен режим. Когато работят, въз основа на високоскоростното превключване на транзисторите от затворен към отворен, загубите на мощност в намотките значително намаляват.
В преобразуватели на напрежение, проектирани да работят с източници на високо напрежение, традиционно се използва явлението самоиндукция. Той се реализира в изходни феритни ядра с рязко прекъсване на тока в първичната намотка. Всички такива транзистори се използват като такъв чопър и импулсното напрежение, получено на изхода, след това се коригира. Подобни схеми позволяват да се получат високи потенциали от порядъка на няколко десетки kV. Използват се в силови вериги на вече остарели катодни тръби, както и в тръби за телевизионни картини. В този случай е възможно да се получи добра ефективност (до 80%).
Области на употреба
Обхватът на многозонови преобразуватели на напрежение е много обширен. Те традиционно се използват за следните цели:
- в линейни устройства за разпределение и предаване на електроенергия;
- за извършване на такива критични технологични операции като заваряване, термична обработка и други подобни;
- ако е необходимо, захранване на товарните вериги в различни области на технологията.
В първия случай ЕМП, генериран в електроцентрали, се увеличава с помощта на тези устройства от 6-24 kV до 110-220 kV - в тази форма е по-лесно да се "дестилира" проводниците на дълги разстояния. В районните подстанции други трансформаторни устройства вече осигуряват неговото намаляване, първо до 10 (6.3) kV, а след това до обичайните 380 волта.
Когато обслужват технологично оборудване, преобразувателите на напрежение се използват като електротермални инсталации или заваръчни трансформатори.
В промишлеността
Най-обширната област на приложение е да се осигури висококачествено хранене на следните индустриални дизайни на потребителите:
- оборудване, работещо в автоматични линии за управление и управление;
- телекомуникационни и комуникационни устройства;
- широка гама от електрически измервателни уреди;
- специално радио и телевизионно оборудване и други подобни.
Специална функция се изпълнява от така наречените "изолационни" трансформатори, използвани за отделяне на товарните линии от входа на високо напрежение.
Тъй като такива преобразуватели "играят спомагателна роля", най-често те имат малка мощност и сравнително малък размер.
В ежедневието, медицината и отбранителната индустрия
Преобразувателите на напрежение се използват широко в ежедневието. Въз основа на тях повечето от PSU използваните за зареждане на домакински уреди, както и по-сложни устройства като:
- Защити от пренапрежение;
- инвертори;
- излишни захранвания и т.н.
Тези устройства са най-търсени в медицината, военната сфера, както и в енергетиката и науката. В тези отрасли те са особено "строги" изисквания по отношение на качеството на преобразуваното напрежение ("чистота" на синусоида например).
Предимства и недостатъци
Предимствата на преобразувателите на напрежение включват:
- способността да се контролират параметрите на изходния сигнал - превръщането на неговата променлива в постоянна стойност, използвайки принципа на честотно преобразуване;
- наличие на опция за превключване на входни и изходни вериги (промяна в амплитудата на напрежението);
- допустимостта на адаптиране на номиналните им стойности към конкретен товар;
- компактност и простота на дизайна на битови преобразуватели, които често се правят в модулен или стенни дизайн;
- рентабилност (според производителите, тяхната ефективност достига 90%);
- лекота на използване и универсалност;
- способността за предаване на електроенергия на дълги разстояния и осигуряване на работа на критични отрасли.
Недостатъците включват висока цена и ниска устойчивост на влага (с изключение на модели, създадени специално за използване при висока влажност).
Сортове конвертори
Сред цялото разнообразие от съществуващи типове преобразуватели се открояват следните класове:
- специални устройства за дома;
- високо напрежение и високочестотно оборудване;
- безформаторни и инверторни импулсни устройства;
- DC / DC преобразуватели;
- регулируеми устройства.
Към тази категория електронни устройства се включват преобразуватели на ток към напрежение.
Битова техника
Един обикновен потребител постоянно се сблъсква с този тип конверторни устройства, тъй като повечето модели съвременни технологии имат вградено захранване. Същият клас включва непрекъсваеми захранващи устройства (UPS) с вградена батерия.
В някои случаи битовите преобразуватели се извършват според схема на двоен пръстен (инвертор).
Благодарение на това преобразуване от източник на постоянен ток (например батерия) е възможно да се получи променливо напрежение със стандартна стойност от 220 волта на изхода. Характеристика на електронните схеми е възможността да се получи чисто синусоидален сигнал с постоянна амплитуда на изхода.
Регулируеми устройства
Тези единици са в състояние да оценят изходното напрежение и да го увеличат. На практика устройствата са по-често срещани, които ви позволяват плавно да променяте по-ниската стойност на изходния потенциал.
Класическият случай е, когато 220 волта действат на входа и се получава регулируемо постоянно напрежение от 2 до 30 волта на изхода.
Инструментите с фина настройка на изходния параметър традиционно се използват за тестване на циферблатите и цифровите измервателни уреди в съвременните изследователски лаборатории.
Устройства без трансформатори
Трансформаторните (инверторни) единици са изградени на електронен принцип, включващи използването на отделен контролен модул.Те използват честотен преобразувател като междинна връзка, което извежда изходния сигнал до удобна форма за коригиране. В съвременните образци на инверторно оборудване често се инсталират програмируеми микроконтролери, които значително подобряват качеството на контрол на преобразуването.
Устройствата с високо напрежение са представени от вече описани станционни трансформатори, които увеличават и намаляват предаваното напрежение в необходимите пропорции.
При прехвърляне на енергия чрез линии с високо напрежение и последващо преобразуване те се стремят да сведат до минимум загубите му във ватове.
Същият клас включва устройства, които образуват сигнал за управление на лъча в телевизионна тръба (кинескоп).
