Bet koks įtampos keitiklis yra elektrinis ar elektroninis įtaisas, galintis pakeisti savo vertę reikiama verte. Šis prietaisas yra ypač paklausus tokiose situacijose, kai reikia tinklą sujungti su skirtingos įtampos apkrova. Be to, jie gali ne tik sumažinti šio parametro vertę, bet ir padidinti.
Veikimo principas
Pagrindinis reikalavimas, lemiantis įtampos keitiklių veikimo principą, yra galimybė perduoti naudingą galią išėjimui su minimaliais nuostoliais (siekiant užtikrinti maksimalų efektyvumą). Tam jie dažnai naudoja modulius, kurie yra ekonomiškai nuostolingi, pavyzdžiui, elektroninius keitiklius. Elektros įtampos keitiklis, pastatytas pagal transformatoriaus grandinę, yra patogiausias atsižvelgiant į veikimo principą. Jo veikimo esmė yra tokia:
- prietaiso įvestyje potencialas kyla iš kintamos įtampos generatoriaus ar panašaus srovės šaltinio;
- iš transformatoriaus išėjimo (iš jo antrinės apvijos) pašalinamas panašios formos signalas;
- jei reikia, kintamoji išėjimo įtampa pirmiausia ištaisoma specialiu diodų bloku, o po to stabilizuojama.
Iš tokios grandinės labai sunku pasiekti norimą efektyvumą, nes dalis perduodamos galios prarandama transformatoriaus apvijose (dėl šiluminio išsklaidymo).
Norint gauti aukštą prietaiso efektyvumą, transformatoriaus išvestyje yra sumontuotos pagrindinės schemos, veikiančios ekonominiu režimu. Dirbant tranzistorių greitu perjungimu iš uždaro į atvirą, apvijų galios nuostoliai žymiai sumažėja.
Įtampos keitikliuose, skirtuose dirbti su aukštos įtampos energijos šaltiniais, tradiciškai naudojamas savaiminės indukcijos reiškinys. Jis įgyvendinamas išvestinėse ferito šerdyse, smarkiai nutraukiant srovę pirminėje apvijoje. Visi tie patys tranzistoriai naudojami kaip toks smulkintuvas, o išėjimo metu gaunama impulsų įtampa yra ištaisoma. Tokios schemos leidžia gauti aukštą kelių dešimčių kV laipsnių potencialą. Jie naudojami jau pasenusių katodinių spindulių lempų elektros grandinėse, taip pat televizijos vaizdo lempose. Tokiu atveju galima pasiekti gerą efektyvumą (iki 80%).
Naudojimo sritys
Daugia zonų įtampos keitiklių diapazonas yra labai platus. Jie tradiciškai naudojami šiais tikslais:
- linijiniuose elektros paskirstymo ir perdavimo įtaisuose;
- tokioms kritinėms technologinėms operacijoms kaip suvirinimas, terminis apdorojimas ir panašiai atlikti;
- prireikus, įvairių energijos sričių apkrovos grandinių maitinimas.
Pirmuoju atveju jėgainėse sukuriamas EML padidinamas šių prietaisų pagalba nuo 6–24 kV iki 110–220 kV - tokiu pavidalu lengviau „distiliuoti“ laidus dideliais atstumais. Rajonų pastotėse kiti transformatorių įtaisai jau teikia jo sumažinimą, pirmiausia iki 10 (6,3) kV, o po to iki įprasto 380 voltų.
Kai aptarnaujama proceso įranga, įtampos keitikliai naudojami kaip elektroterminiai įrenginiai arba suvirinimo transformatoriai.
Pramonėje
Plačiausia taikymo sritis yra aukštos kokybės mityba šiems pramoniniams vartotojų dizainams:
- įranga, veikianti automatinio valdymo ir valdymo linijose;
- telekomunikacijos ir ryšių prietaisai;
- platus elektrinių matavimo priemonių asortimentas;
- speciali radijo ir televizijos įranga ir panašiai.
Specialią funkciją atlieka vadinamieji „izoliacijos“ transformatoriai, naudojami atsieti krovinio linijas nuo aukštos įtampos įvesties.
Kadangi tokie keitikliai „vaidina pagalbinį vaidmenį“, dažniausiai jie turi mažą galią ir santykinai mažą dydį.
Kasdieniniame gyvenime medicina ir gynybos pramonė
Įtampos keitikliai plačiai naudojami kasdieniame gyvenime. Remiantis jais, dauguma PSU buvo naudojami buitiniams prietaisams įkrauti, taip pat sudėtingesni prietaisai, tokie kaip:
- Apsaugos nuo viršįtampių apsaugos;
- inverteriai;
- nereikalingi maitinimo šaltiniai ir kt.
Šie prietaisai yra paklausiausi medicinoje, karinėje srityje, taip pat energetikoje ir moksle. Šiose pramonės šakose jiems taikomi ypač „griežti“ reikalavimai konvertuojamos įtampos kokybei (pavyzdžiui, sinusoido „grynumui“).
Privalumai ir trūkumai
Įtampos keitiklių pranašumai:
- galimybė valdyti išėjimo signalo parametrus - jo kintamąjį paversti pastovia verte, naudojant dažnio konvertavimo principą;
- galimybė naudotis įėjimo ir išėjimo grandinėmis perjungti (įtampos amplitudės kitimas);
- jų vardinių verčių pritaikymo prie konkrečios apkrovos leistinumą;
- buitinių keitiklių, kurie dažnai gaminami moduliniu arba sieniniu dizainu, dizaino kompaktiškumas ir paprastumas;
- pelningumas (gamintojų teigimu, jų efektyvumas siekia 90%);
- naudojimo paprastumas ir universalumas;
- galimybė perduoti elektrą dideliais atstumais ir užtikrinti svarbiausių pramonės šakų veikimą.
Trūkumai apima brangumą ir mažą atsparumą drėgmei (išskyrus modelius, specialiai sukurtus naudoti esant dideliam drėgnumui).
Keitiklių įvairovė
Tarp visų esamų keitiklių rūšių išsiskiria šios klasės:
- specialūs prietaisai namams;
- aukštos įtampos ir aukšto dažnio įranga;
- Transformatorių ir keitiklių impulsų įtaisai;
- DC / DC keitikliai;
- reguliuojami įtaisai.
Į šią elektroninių prietaisų kategoriją įeina srovės ir įtampos keitikliai.
Buitinė technika
Paprastas vartotojas nuolat susiduria su tokio tipo keitikliais, nes dauguma šiuolaikinių technologijų modelių turi įmontuotą maitinimo šaltinį. Į tą pačią klasę įeina nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS) su įmontuota baterija.
Kai kuriais atvejais buitiniai keitikliai atliekami pagal dvigubo žiedo (keitiklio) grandinę.
Dėl tokio konvertavimo iš nuolatinės srovės šaltinio (pavyzdžiui, akumuliatoriaus) išvestyje įmanoma gauti kintamąją įtampą, kurios vertė yra 220 voltų. Elektroninių grandinių ypatybė yra galimybė išėjimo metu gauti grynai sinusinį signalą, kurio amplitudė yra pastovi.
Reguliuojami įtaisai
Šie įtaisai sugeba įvertinti išėjimo įtampą ir ją padidinti. Praktikoje labiau paplitę įrenginiai, leidžiantys sklandžiai pakeisti mažesnę išvesties potencialo vertę.
Klasikinis atvejis yra tada, kai įėjimui veikia 220 voltų, o išvestyje gaunama reguliuojama nuolatinė įtampa nuo 2 iki 30 voltų.
Prietaisai, tiksliai sureguliuoti išėjimo parametrus, tradiciškai naudojami skaitiklių ir skaitmeninių matavimo prietaisų tikrinimui šiuolaikinėse tyrimų laboratorijose.
Be transformatorių įtaisai
Transformatorių (keitiklių) blokai yra sukurti elektroniniu principu, naudojant atskirą valdymo modulį.Kaip tarpinę jungtį jie naudoja dažnio keitiklį, kuris išvesties signalą atkuria patogia forma. Šiuolaikiniuose inverterinės įrangos pavyzdžiuose dažnai įrengiami programuojami mikrovaldikliai, kurie žymiai pagerina konversijos valdymo kokybę.
Aukštosios įtampos įrenginiams atstovauja jau aprašyti stoties transformatoriai, kurie padidina ir sumažina perduodamą įtampą reikiamomis proporcijomis.
Perduodami energiją aukštos įtampos linijomis ir po to vykstant transformacijai, jie siekia kuo labiau sumažinti jos nuostolius vatais.
Į tą pačią klasę įeina įtaisai, formuojantys signalą spinduliui valdyti televizijos vamzdyje (kineskopas).
