Οποιοσδήποτε μετατροπέας τάσης είναι μια ηλεκτρική ή ηλεκτρονική συσκευή ικανή να αλλάξει την τιμή της από την απαιτούμενη τιμή. Αυτή η συσκευή είναι ιδιαίτερα σε ζήτηση σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να συνδέσετε ένα φορτίο με διαφορετικές βαθμολογίες τάσης στο δίκτυο. Επιπλέον, δεν μπορούν μόνο να μειώσουν την τιμή αυτής της παραμέτρου, αλλά και να την αυξήσουν.
Αρχή λειτουργίας
Η κύρια απαίτηση που καθορίζει την αρχή της λειτουργίας των μετατροπέων τάσης είναι η ικανότητα μεταφοράς χρήσιμης ισχύος στην έξοδο με ελάχιστες απώλειες (για τη διασφάλιση της μέγιστης απόδοσης). Για αυτό, συχνά χρησιμοποιούν μονάδες που είναι οικονομικές όσον αφορά τις απώλειες, για παράδειγμα, ηλεκτρονικούς μετατροπείς. Ένας ηλεκτρικός μετατροπέας τάσης κατασκευασμένος σύμφωνα με ένα κύκλωμα μετασχηματιστή είναι ο πιο βολικός για την εξέταση της αρχής λειτουργίας. Η ουσία της λειτουργίας του έχει ως εξής:
- κατά την είσοδο της συσκευής, το δυναμικό προέρχεται από μια γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης ή παρόμοια πηγή ρεύματος.
- ένα σήμα παρόμοιου σχήματος αφαιρείται από την έξοδο του μετασχηματιστή (από τη δευτερεύουσα περιέλιξή του).
- εάν είναι απαραίτητο, η εναλλασσόμενη τάση εξόδου πρώτα διορθώνεται από ένα ειδικό μπλοκ διόδων και στη συνέχεια σταθεροποιείται.
Είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση από ένα τέτοιο κύκλωμα, καθώς μέρος της μεταδιδόμενης ισχύος χάνεται στις περιελίξεις του μετασχηματιστή (λόγω θερμικής απόρριψης).
Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή απόδοση από τη συσκευή, τα βασικά σχήματα που λειτουργούν σε οικονομική κατάσταση εγκαθίστανται στην έξοδο του μετασχηματιστή. Όταν λειτουργούν, βάσει της υψηλής ταχύτητας εναλλαγής τρανζίστορ από κλειστό σε ανοιχτό, οι απώλειες ισχύος στις περιελίξεις μειώνονται σημαντικά.
Σε μετατροπείς τάσης που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με πηγές ισχύος υψηλής τάσης, το φαινόμενο της αυτο-επαγωγής χρησιμοποιείται παραδοσιακά. Εφαρμόζεται σε πυρήνες φερρίτη εξόδου με απότομη διακοπή ρεύματος στην πρωτεύουσα περιέλιξη. Όλα τα ίδια τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως τέτοια ελικόπτερα, και η τάση παλμού που λαμβάνεται στην έξοδο στη συνέχεια διορθώνεται. Τέτοια σχήματα καθιστούν δυνατή την απόκτηση υψηλών δυνατοτήτων της τάξης αρκετών δεκάδων kV. Χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα ισχύος ήδη ξεπερασμένων σωλήνων καθοδικών ακτίνων, καθώς και σε τηλεοπτικούς σωλήνες εικόνων. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατόν να επιτευχθεί καλή απόδοση (έως και 80%).
Περιοχές χρήσης
Το πεδίο εφαρμογής των μετατροπέων τάσης πολλαπλών ζωνών είναι πολύ εκτεταμένο. Χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για τους ακόλουθους σκοπούς:
- σε γραμμικές συσκευές διανομής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας ·
- για τη διεξαγωγή κρίσιμων τεχνολογικών λειτουργιών όπως συγκόλλησης, θερμικής επεξεργασίας και των συναφών ·
- εάν είναι απαραίτητο, τροφοδοσία κυκλωμάτων φορτίου σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας.
Στην πρώτη περίπτωση, το EMF που παράγεται σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας αυξάνεται με τη βοήθεια αυτών των συσκευών από 6-24 kV σε 110-220 kV - σε αυτήν τη μορφή είναι πιο εύκολο να "αποστάξετε" τα καλώδια σε μεγάλες αποστάσεις. Στους υποσταθμούς της περιοχής, άλλες συσκευές μετασχηματιστών παρέχουν ήδη τη μείωση τους, πρώτα στα 10 (6,3) kV και μετά στα συνηθισμένα 380 Volt.
Κατά τη συντήρηση εξοπλισμού διεργασίας, οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται ως ηλεκτροθερμικές εγκαταστάσεις ή μετασχηματιστές συγκόλλησης.
Στη βιομηχανία
Ο πιο εκτεταμένος τομέας εφαρμογής είναι η παροχή υψηλής ποιότητας διατροφής στα ακόλουθα βιομηχανικά σχέδια των καταναλωτών:
- εξοπλισμός που λειτουργεί σε αυτόματες γραμμές ελέγχου και ελέγχου ·
- συσκευές τηλεπικοινωνιών και επικοινωνίας ·
- ένα ευρύ φάσμα ηλεκτρικών οργάνων μέτρησης ·
- ειδικός εξοπλισμός ραδιοφώνου και τηλεόρασης και παρόμοια.
Μια ειδική λειτουργία εκτελείται από τους λεγόμενους μετασχηματιστές "απομόνωσης" που χρησιμοποιούνται για την αποσύνδεση των γραμμών φορτίου από την είσοδο υψηλής τάσης.
Δεδομένου ότι αυτοί οι μετατροπείς "παίζουν βοηθητικό ρόλο", τις περισσότερες φορές έχουν μικρή ισχύ και σχετικά μικρό μέγεθος.
Στην καθημερινή ζωή, η ιατρική και η αμυντική βιομηχανία
Οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται ευρέως στην καθημερινή ζωή. Με βάση αυτά, οι περισσότερες από τις μονάδες PSU φόρτιζαν οικιακές συσκευές, καθώς και πιο περίπλοκες συσκευές όπως:
- Προστατευτικά κύματος;
- μετατροπείς;
- πλεονάζοντα τροφοδοτικά κ.λπ.
Αυτές οι συσκευές έχουν τη μεγαλύτερη ζήτηση στην ιατρική, στη στρατιωτική σφαίρα, καθώς και στην ενέργεια και την επιστήμη. Σε αυτές τις βιομηχανίες, είναι ιδιαίτερα «αυστηρές» απαιτήσεις σχετικά με την ποιότητα της μετατρεπόμενης τάσης (για παράδειγμα, «καθαρότητα» του ημιτονοειδούς).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα των μετατροπέων τάσης περιλαμβάνουν:
- την ικανότητα ελέγχου των παραμέτρων του σήματος εξόδου - μετατρέποντας τη μεταβλητή του σε σταθερή τιμή χρησιμοποιώντας την αρχή της μετατροπής συχνότητας ·
- διαθεσιμότητα της επιλογής εναλλαγής κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου (διακύμανση του πλάτους τάσης) ·
- την επιτρεπόμενη προσαρμογή των ονομαστικών τιμών τους σε ένα συγκεκριμένο φορτίο ·
- συμπαγής και απλότητα του σχεδιασμού των οικιακών μετατροπέων, οι οποίοι συχνά κατασκευάζονται σε αρθρωτό ή επιτοίχιο σχεδιασμό.
- κερδοφορία (σύμφωνα με τους κατασκευαστές, η αποδοτικότητά τους φτάνει το 90%).
- ευκολία χρήσης και ευελιξία
- η ικανότητα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις και διασφάλιση της λειτουργίας κρίσιμων βιομηχανιών.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν υψηλό κόστος και χαμηλή αντοχή στην υγρασία (με εξαίρεση τα μοντέλα που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για χρήση σε υψηλή υγρασία).
Ποικιλίες μετατροπέων
Μεταξύ ολόκληρης της ποικιλίας των υπαρχόντων τύπων μετατροπέων, ξεχωρίζουν οι ακόλουθες κατηγορίες:
- ειδικές συσκευές για το σπίτι?
- εξοπλισμός υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας ·
- Συσκευές παλμού χωρίς μετασχηματιστή και μετατροπέα.
- Μετατροπείς DC / DC;
- ρυθμιζόμενες συσκευές.
Σε αυτήν την κατηγορία ηλεκτρονικών συσκευών περιλαμβάνονται μετατροπείς ρεύματος σε τάση.
Οικιακές συσκευές
Ένας απλός χρήστης αντιμετωπίζει συνεχώς αυτόν τον τύπο συσκευών μετατροπέα, καθώς τα περισσότερα μοντέλα σύγχρονης τεχνολογίας διαθέτουν ενσωματωμένο τροφοδοτικό. Στην ίδια κατηγορία περιλαμβάνονται αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS) με ενσωματωμένη μπαταρία.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι οικιακοί μετατροπείς εκτελούνται σύμφωνα με ένα κύκλωμα διπλού δακτυλίου (μετατροπέας).
Λόγω αυτής της μετατροπής από πηγή συνεχούς ρεύματος (π.χ. μπαταρία), είναι δυνατή η απόκτηση εναλλασσόμενης τάσης τυπικής τιμής 220 βολτ στην έξοδο. Ένα χαρακτηριστικό των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων είναι η ικανότητα λήψης ενός καθαρά ημιτονοειδούς σήματος σταθερού πλάτους στην έξοδο.
Ρυθμιζόμενες συσκευές
Αυτές οι μονάδες είναι σε θέση να εκτιμήσουν την τάση εξόδου και να την αυξήσουν. Στην πράξη, οι συσκευές είναι πιο συχνές που σας επιτρέπουν να αλλάξετε ομαλά την χαμηλότερη τιμή του δυναμικού εξόδου.
Η κλασική περίπτωση είναι όταν 220 βολτ δρουν στην είσοδο και λαμβάνεται μια ρυθμιζόμενη σταθερή τάση 2 έως 30 βολτ στην έξοδο.
Τα όργανα με λεπτή προσαρμογή της παραμέτρου εξόδου χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για να δοκιμάσουν καντράν και ψηφιακά όργανα μέτρησης σε σύγχρονα ερευνητικά εργαστήρια.
Συσκευές χωρίς μετασχηματιστές
Οι μονάδες χωρίς μετασχηματιστή (μετατροπέας) βασίζονται σε ηλεκτρονική αρχή, που περιλαμβάνει τη χρήση ξεχωριστής μονάδας ελέγχου.Χρησιμοποιούν έναν μετατροπέα συχνότητας ως ενδιάμεσο σύνδεσμο, ο οποίος οδηγεί το σήμα εξόδου σε μια μορφή κατάλληλη για διόρθωση. Σε σύγχρονα δείγματα εξοπλισμού μετατροπέα, συχνά προγραμματίζονται προγραμματιζόμενοι μικροελεγκτές που βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα του ελέγχου μετατροπής.
Οι συσκευές υψηλής τάσης αντιπροσωπεύονται από μετασχηματιστές σταθμών που έχουν ήδη περιγραφεί, οι οποίοι αυξάνουν και μειώνουν τη μεταδιδόμενη τάση στις απαιτούμενες αναλογίες.
Όταν μεταφέρουν ενέργεια μέσω γραμμών υψηλής τάσης και μεταγενέστερου μετασχηματισμού, επιδιώκουν να ελαχιστοποιήσουν στο ελάχιστο τις απώλειές της σε βατ.
Η ίδια τάξη περιλαμβάνει συσκευές που σχηματίζουν σήμα για τον έλεγχο της δέσμης σε τηλεοπτικό σωλήνα (kinescope).
