Orice convertor de tensiune este un dispozitiv electric sau electronic capabil să își schimbe valoarea cu valoarea dorită. Acest dispozitiv este în special în cerere în situații când este necesar să conectați o rețea cu sarcini diferite de tensiune la rețea. Mai mult decât atât, ele nu pot doar să scadă valoarea acestui parametru, ci și să o crească.
Principiul de funcționare
Principala cerință care determină principiul funcționării convertoarelor de tensiune este capacitatea de a transfera puterea utilă la ieșire cu pierderi minime (pentru a asigura eficiența maximă). Pentru aceasta, ei folosesc adesea module care sunt economice din punct de vedere al pierderilor, de exemplu invertoare electronice. Un convertor electric de tensiune construit în conformitate cu un circuit de transformare este cel mai convenabil pentru a lua în considerare principiul funcționării. Esența funcționării sale este următoarea:
- la intrarea dispozitivului, potențialul provine de la un generator de tensiune alternativă sau o sursă de curent similar;
- un semnal de formă similară este eliminat din ieșirea transformatorului (de la înfășurarea sa secundară);
- dacă este necesar, tensiunea de ieșire alternativă este mai întâi rectificată de un bloc de diode special, apoi stabilizată.
Este foarte dificil să obții eficiența dorită dintr-un astfel de circuit, deoarece o parte din puterea transmisă se pierde în înfășurările transformatorului (din cauza disipației termice).
Pentru a obține o eficiență ridicată de pe dispozitiv, la ieșirea transformatorului sunt instalate scheme cheie care funcționează într-un mod economic. Când funcționează, pe baza comutării de mare viteză a tranzistoarelor de la închis la deschis, pierderile de putere în înfășurări sunt reduse semnificativ.
În convertoarele de tensiune proiectate să funcționeze cu surse de putere de înaltă tensiune, fenomenul de autoinducție este utilizat în mod tradițional. Este implementat în miez de ferită de ieșire cu o întrerupere accentuată a curentului în înfășurarea primară. Toți aceleași tranzistoare sunt utilizate ca un astfel de tocător, iar tensiunea de impuls primită la ieșire este apoi rectificată. Astfel de scheme permit obținerea potențialului ridicat de ordinul a câteva zeci de kV. Acestea sunt utilizate în circuitele de putere ale tuburilor catodice deja depășite, precum și în tuburile de televiziune. În acest caz, este posibilă obținerea unei eficiențe bune (până la 80%).
Domenii de utilizare
Domeniul de aplicare al convertoarelor de tensiune cu mai multe zone este foarte extins. Sunt utilizate în mod tradițional pentru următoarele scopuri:
- în dispozitive liniare pentru distribuția și transmiterea energiei electrice;
- pentru efectuarea unor operațiuni tehnologice critice precum sudarea, tratarea termică și altele asemenea;
- dacă este necesar, alimentarea cu energie a circuitelor de încărcare în diferite domenii tehnologice.
În primul caz, EMF generat la centralele electrice este crescut cu ajutorul acestor dispozitive de la 6-24 kV la 110-220 kV - în această formă este mai ușor să „distilați” firele pe distanțe lungi. La stațiile de district, alte dispozitive transformatoare asigură deja reducerea sa, mai întâi la 10 (6,3) kV, apoi la obișnuitele 380 de volți.
La deservirea echipamentelor tehnologice, convertoarele de tensiune sunt utilizate ca instalații electrotermice sau transformatoare de sudare.
În industrie
Cea mai extinsă zonă de aplicare este de a oferi nutriție de înaltă calitate pentru următoarele concepții industriale ale consumatorilor:
- echipamente care funcționează în linii de control și control automat;
- dispozitive de telecomunicații și comunicare;
- o gamă largă de instrumente de măsurare electrice;
- echipamente speciale de radio și televiziune și altele asemenea.
O funcție specială este îndeplinită de așa-numitele transformatoare de izolare utilizate pentru decuplarea liniilor de încărcare de la intrarea de înaltă tensiune.
Deoarece astfel de convertitori „joacă un rol auxiliar”, cel mai adesea au o putere mică și o dimensiune relativ mică.
În viața de zi cu zi, medicina și industria de apărare
Convertoarele de tensiune sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi. Pe baza acestora, majoritatea alimentatoarelor utilizate pentru încărcarea aparatelor de uz casnic, precum și dispozitive mai complexe precum:
- Protectori de supratensiune;
- invertoare;
- surse de alimentare redundante etc.
Aceste dispozitive sunt cele mai solicitate în medicină, sfera militară, precum și în energie și știință. În aceste industrii, acestea sunt cerințe deosebit de „stricte” în ceea ce privește calitatea tensiunii convertite („puritatea” sinusoidului, de exemplu).
Avantaje și dezavantaje
Avantajele convertoarelor de tensiune includ:
- capacitatea de a controla parametrii semnalului de ieșire - transformarea variabilei sale într-o valoare constantă folosind principiul conversiei de frecvență;
- disponibilitatea opțiunii de comutare a circuitelor de intrare și ieșire (variația amplitudinii tensiunii);
- permisiunea ajustării valorilor lor nominale la o sarcină specifică;
- compactitatea și simplitatea designului convertoarelor de uz casnic, care sunt adesea realizate într-un design modular sau montat pe perete;
- rentabilitate (conform producătorilor, eficiența lor ajunge la 90%);
- ușurință de utilizare și versatilitate;
- capacitatea de a transmite electricitate pe distanțe lungi și de a asigura funcționarea industriilor critice.
Dezavantajele includ costuri ridicate și rezistență scăzută la umiditate (cu excepția modelelor proiectate special pentru a fi utilizate în umiditate ridicată).
Soiuri de convertitori
Printre întreaga varietate de convertoare existente, se disting următoarele clase:
- dispozitive speciale pentru locuință;
- echipamente de înaltă tensiune și de înaltă frecvență;
- Dispozitive cu impulsuri fără transformare și invertor;
- Convertoare CC / DC;
- dispozitive reglabile.
În această categorie de dispozitive electronice se numără convertoare de curent în tensiune.
Electrocasnice
Un utilizator obișnuit se confruntă în mod constant cu acest tip de dispozitive convertoare, deoarece majoritatea modelelor de tehnologie modernă au o sursă de alimentare încorporată. Aceeași clasă include surse de alimentare neîntrerupte (UPS) cu baterie încorporată.
În unele cazuri, convertizoarele casnice sunt efectuate în conformitate cu un circuit cu inel dublu (invertor).
Datorită acestei conversii dintr-o sursă de curent continuu (baterie, de exemplu), este posibilă obținerea unei tensiuni alternative cu o valoare standard de 220 volți la ieșire. O caracteristică a circuitelor electronice este capacitatea de a obține un semnal pur sinusoidal de amplitudine constantă la ieșire.
Dispozitive reglabile
Aceste unități sunt capabile să valorizeze tensiunea de ieșire și să o crească. În practică, dispozitivele sunt mai frecvente care vă permit să modificați fără probleme valoarea inferioară a potențialului de ieșire.
Cazul clasic este atunci când 220 volți acționează asupra intrării și la ieșire se obține o tensiune constantă reglabilă de la 2 la 30 de volți.
Instrumentele cu ajustarea fină a parametrului de ieșire sunt utilizate în mod tradițional pentru testarea cadranului și instrumentelor digitale de măsurare în laboratoarele moderne de cercetare.
Dispozitive fără transformare
Unitățile fără transformator (invertor) sunt construite pe un principiu electronic, implicând utilizarea unui modul de control separat.Utilizează un convertor de frecvență ca o legătură intermediară, ceea ce duce semnalul de ieșire la o formă convenabilă pentru rectificare. În eșantioane moderne de echipamente invertoare, sunt deseori instalate microcontrolere programabile care îmbunătățesc semnificativ calitatea controlului conversiilor.
Dispozitivele de înaltă tensiune sunt reprezentate de transformatoarele de stație descrise deja, care cresc și reduc tensiunea transmisă în proporțiile necesare.
Atunci când transferă energie prin linii de înaltă tensiune și transformarea ulterioară, ei încearcă să reducă la minimum pierderile în wați.
Aceeași clasă include dispozitive care formează un semnal pentru controlul fasciculului dintr-un tub de televiziune (kinescop).
