Qualquer conversor de voltagem é um dispositivo elétrico ou eletrônico capaz de alterar seu valor pelo valor requerido. Este dispositivo é especialmente procurado em situações em que é necessário conectar uma carga com diferentes classificações de tensão à rede. Além disso, eles podem não apenas diminuir o valor desse parâmetro, mas também aumentá-lo.
Princípio da Operação
O principal requisito que determina o princípio de operação dos conversores de tensão é a capacidade de transferir energia útil para a saída com perdas mínimas (para garantir a máxima eficiência). Para isso, eles costumam usar módulos econômicos em termos de perdas, por exemplo, inversores eletrônicos. Um conversor de tensão elétrico construído de acordo com um circuito do transformador é o mais conveniente para considerar o princípio de operação. A essência de seu funcionamento é a seguinte:
- na entrada do dispositivo, o potencial vem de um gerador de tensão alternada ou de uma fonte de corrente semelhante;
- um sinal de forma semelhante é removido da saída do transformador (de seu enrolamento secundário);
- se necessário, a tensão de saída alternada é primeiro retificada por um bloco de diodo especial e depois estabilizada.
É muito difícil alcançar a eficiência desejada a partir desse circuito, pois parte da potência transmitida é perdida nos enrolamentos do transformador (devido à dissipação térmica).
Para obter alta eficiência do dispositivo, esquemas-chave que operam em modo econômico são instalados na saída do transformador. Quando eles funcionam, com base na comutação de alta velocidade de transistores de fechados para abertos, as perdas de energia nos enrolamentos são significativamente reduzidas.
Nos conversores de tensão projetados para trabalhar com fontes de energia de alta tensão, o fenômeno da auto-indução é tradicionalmente usado. É implementado em núcleos de ferrite de saída com uma interrupção acentuada de corrente no enrolamento primário. Todos os mesmos transistores são usados como tal helicóptero, e a tensão de pulso recebida na saída é então retificada. Tais esquemas permitem obter altos potenciais da ordem de várias dezenas de kV. Eles são usados em circuitos de potência de tubos de raios catódicos já desatualizados, bem como em tubos de imagens de televisão. Nesse caso, é possível obter uma boa eficiência (até 80%).
Áreas de uso
O escopo dos conversores de tensão multizona é muito extenso. Eles são tradicionalmente usados para os seguintes propósitos:
- em dispositivos lineares para distribuição e transmissão de eletricidade;
- por realizar operações tecnológicas críticas como soldagem, tratamento térmico e similares;
- se necessário, fonte de alimentação de circuitos de carga em vários campos da tecnologia.
No primeiro caso, o CEM gerado nas usinas de energia é aumentado com a ajuda desses dispositivos de 6-24 kV para 110-220 kV - dessa forma, é mais fácil “destilar” os fios por longas distâncias. Nas subestações distritais, outros dispositivos transformadores já fornecem sua redução, primeiro para 10 (6,3) kV e depois para os 380 volts habituais.
Ao fazer a manutenção de equipamentos de processo, os conversores de tensão são usados como instalações eletrotérmicas ou transformadores de soldagem.
Na industria
A área de aplicação mais extensa é fornecer nutrição de alta qualidade aos seguintes desenhos industriais dos consumidores:
- equipamentos que operam em linhas de controle e controle automáticas;
- dispositivos de telecomunicações e comunicação;
- uma ampla gama de instrumentos de medição elétricos;
- equipamento especial de rádio e televisão e similares.
Uma função especial é executada pelos chamados transformadores de "isolamento" usados para desacoplar as linhas de carga da entrada de alta tensão.
Como esses conversores "desempenham um papel auxiliar", na maioria das vezes eles têm uma potência pequena e um tamanho relativamente pequeno.
Na vida cotidiana, a medicina e a indústria de defesa
Conversores de tensão são amplamente utilizados na vida cotidiana. Com base neles, a maioria das PSUs costumava cobrar eletrodomésticos, além de dispositivos mais complexos, como:
- Protetores contra sobretensão;
- inversores;
- fontes de alimentação redundantes etc.
Esses dispositivos são os mais procurados na medicina, na esfera militar, bem como na energia e na ciência. Nessas indústrias, são requisitos particularmente "rigorosos" em relação à qualidade da tensão convertida ("pureza" do sinusóide, por exemplo).
Vantagens e desvantagens
As vantagens dos conversores de tensão incluem:
- a capacidade de controlar os parâmetros do sinal de saída - transformando sua variável em um valor constante usando o princípio da conversão de frequência;
- disponibilidade da opção de comutação de circuitos de entrada e saída (variação na amplitude de tensão);
- a permissibilidade de ajustar seus valores nominais a uma carga específica;
- compacidade e simplicidade de projeto de conversores domésticos, que geralmente são feitos em um design modular ou de parede;
- rentabilidade (segundo os fabricantes, sua eficiência chega a 90%);
- facilidade de uso e versatilidade;
- a capacidade de transmitir eletricidade a longas distâncias e garantir a operação de indústrias críticas.
As desvantagens incluem alto custo e baixa resistência à umidade (com exceção dos modelos projetados especificamente para uso em alta umidade).
Variedades de conversores
Entre toda a variedade de tipos de conversores existentes, destacam-se as seguintes classes:
- dispositivos especiais para o lar;
- equipamentos de alta tensão e alta frequência;
- dispositivos de pulso sem transformador e inversor;
- Conversores DC / DC;
- dispositivos ajustáveis.
Nesta categoria de dispositivos eletrônicos, incluem conversores de corrente para tensão.
Eletrodomésticos
Um usuário comum é constantemente confrontado com esse tipo de dispositivo conversor, pois a maioria dos modelos de tecnologia moderna possui uma fonte de alimentação embutida. A mesma classe inclui fontes de alimentação ininterruptas (UPS) com bateria incorporada.
Em alguns casos, os conversores domésticos são executados de acordo com um circuito de anel duplo (inversor).
Devido a esta conversão de uma fonte de corrente contínua (bateria, por exemplo), é possível obter uma tensão alternada de um valor padrão de 220 volts na saída. Uma característica dos circuitos eletrônicos é a capacidade de obter um sinal puramente sinusoidal de amplitude constante na saída.
Dispositivos ajustáveis
Essas unidades são capazes de valorizar a tensão de saída e aumentá-la. Na prática, os dispositivos são mais comuns que permitem alterar suavemente o valor mais baixo do potencial de saída.
O caso clássico é quando 220 volts atuam na entrada e uma tensão constante ajustável de 2 a 30 volts é obtida na saída.
Instrumentos com ajuste fino do parâmetro de saída são tradicionalmente usados para testar instrumentos de medição digital e de discagem em modernos laboratórios de pesquisa.
Dispositivos sem transformador
As unidades sem transformador (inversor) são construídas com base em um princípio eletrônico, envolvendo o uso de um módulo de controle separado.Eles usam um conversor de frequência como um link intermediário, o que leva o sinal de saída a um formato conveniente para retificação. Em amostras modernas de equipamentos de inversores, são frequentemente instalados microcontroladores programáveis que melhoram significativamente a qualidade do controle de conversão.
Os dispositivos de alta tensão são representados pelos transformadores de estação já descritos, que aumentam e diminuem a tensão transmitida nas proporções necessárias.
Ao transferir energia através de linhas de alta tensão e subsequente transformação, eles procuram minimizar ao mínimo suas perdas em watts.
A mesma classe inclui dispositivos que formam um sinal para controlar o feixe em um tubo de televisão (cinescópio).
