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 напрежения към мрежата. Освен това те могат не само да намалят стойността на този параметър, но и да го увеличат.
Принцип на действие
Основното изискване, което определя принципа на работа на преобразувателите на напрежение, е способността да се предава полезна мощност към изхода с минимални загуби (за да се осигури максимална ефективност). За целта често използват модули, които са икономични по отношение на загубите, например електронни инвертори. Електрическият преобразувател на напрежение, изграден съгласно схема на трансформатор, е най-удобен за разглеждане на принципа на работа. Същността на неговото функциониране е следната:
- на входа на устройството потенциалът идва от генератор на променливо напрежение или подобен източник на ток;
- сигнал, подобен по форма, се взема от изхода на трансформатора (от неговата вторична намотка);
- ако е необходимо, променливото изходно напрежение първо се коригира от специален диоден блок и след това се стабилизира.
Много е трудно да се постигне желаната ефективност от такава схема, тъй като част от предаваната мощност се губи в намотките на трансформатора (поради разсейване на топлината).
За да се получи висока ефективност от устройството, ключови вериги, работещи в икономичен режим, са инсталирани на изхода на трансформатора. По време на тяхната работа, въз основа на високоскоростното превключване на транзисторите от затворено състояние в отворено състояние, загубите на мощност в намотките значително намаляват.
Самоиндукцията традиционно се използва в преобразуватели на напрежение, проектирани да работят с захранващи устройства с високо напрежение. Реализира се в изходните феритни сърцевини с рязко прекъсване на тока в първичната намотка. Всички едни и същи транзистори се използват като такъв чопър и полученото на изхода импулсно напрежение се коригира. Такива вериги позволяват да се получат високи потенциали от порядъка на няколко десетки kV. Те се използват в силови вериги на вече остарели катодни тръби, както и в телевизионни картинни тръби. В този случай е възможно да се получи добра ефективност (до 80%).
Области на употреба
Обхватът на приложение на многозоновите преобразуватели на напрежение е много обширен. Традиционно се използват за следните цели:
- в линейни устройства за разпределение и пренос на електричество;
- за извършване на такива критични технологични операции като заваряване, термична обработка и други подобни;
- когато е необходимо да се подаде енергия за зареждане на вериги в различни области на технологията.
В първия случай ЕМП, генерирана в електроцентралите, се увеличава с помощта на тези устройства от 6-24 kV на 110-220 kV - в тази форма е по-лесно да го "задвижите" по проводници на големи разстояния. В регионалните подстанции вече други трансформаторни устройства осигуряват намаляването му, първо до 10 (6,3) kV, а след това до обичайните 380 волта.
При обслужване на технологично оборудване преобразувателите на напрежение се използват като електротермични инсталации или заваръчни трансформатори.
В индустрията
Най-обширната област на приложение е предоставянето на качествена храна за следните промишлени дизайни на потребителите:
- оборудване, работещо в автоматични линии за контрол и наблюдение;
- 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 изолиране на товарните линии от входа на високо напрежение.
Тъй като такива преобразуватели "играят спомагателна роля", те най-често имат ниска мощност и относително малки размери.
В ежедневието, медицината и отбранителната индустрия
Преобразувателите на напрежение се използват широко в ежедневието. Повечето от захранващите устройства, използвани за зареждане на домакински уреди, както и по-сложни устройства като:
- Защити от пренапрежение;
- инвертори;
- излишни захранвания и др.
Тези устройства са най-търсени в медицината, военната сфера, както и в енергетиката и науката. В тези отрасли им се налагат особено "строги" изисквания по отношение на качеството на преобразуваното напрежение ("чистота" на синусоидата например).
Предимства и недостатъци
Предимствата на преобразувателите на напрежение включват:
- възможност за управление на параметрите на изходния сигнал - преобразуване на неговата променлива стойност в постоянна стойност, като се използва принципът на преобразуване на честотата;
- наличие на опция за превключване на входни и изходни вериги (варираща амплитуда на напрежението);
- допустимост на коригиране на техните номинални стойности за определен товар;
- компактността и простотата на дизайна на битови преобразуватели, които често се произвеждат в модулен или монтиран на стената дизайн;
- рентабилност (според изявленията на производителите тяхната ефективност достига 90%);
- лекота на използване и гъвкавост;
- възможността за предаване на електричество на големи разстояния и осигуряване на функционирането на особено критични индустрии.
Недостатъците включват висока цена и ниска влагоустойчивост (с изключение на модели, проектирани специално за работа в условия на висока влажност).
Разновидности на преобразуватели
- специални устройства за дома;
- оборудване за високо напрежение и висока честота;
- безтрансформаторни и инверторни импулсни устройства;
- Преобразуватели на постояннотоково напрежение;
- регулируеми устройства.
Тази категория електронни устройства включва преобразуватели ток-напрежение.
Домашно оборудване
Обикновеният потребител постоянно се сблъсква с този тип преобразуващи устройства, тъй като повечето модели на съвременните технологии имат вградено захранване. Непрекъсваемите захранвания (UPS) с вградена батерия принадлежат към същия клас.
В някои случаи домакинските преобразуватели се правят по схема с двоен пръстен (инвертор).
Поради такова преобразуване от източник на постоянен ток (например батерия) е възможно да се получи променливо напрежение със стандартна стойност 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 способни на стойността на изходното напрежение и го увеличават. На практика по-често има устройства, които ви позволяват плавно да променяте намалената стойност на изходния потенциал.
Класическият случай е, когато 220 волта действат на входа и на изхода се получава регулируемо постоянно напрежение от 2 до 30 волта.
Устройствата с фина настройка на изходния параметър традиционно се използват за тестване на циферблатни и цифрови измервателни уреди в съвременните изследователски лаборатории.
Безтрансформаторни устройства
Безтрансформаторните (инверторни) устройства са изградени на електронен принцип, включващ използването на отделен контролен модул. Честотен преобразувател се използва като междинна връзка в тях, което привежда изходния сигнал във форма, удобна за коригиране. В съвременните образци на инверторно оборудване често се инсталират програмируеми микроконтролери, които значително повишават качеството на управлението на преобразуването.
Устройствата с високо напрежение са представени от вече описаните станционни трансформатори, които увеличават и намаляват предаденото напрежение в желаните съотношения.
При прехвърляне на енергия през високоволтови линии и последваща трансформация те се стремят да намалят нейните загуби във ватове до минимум.
Този клас включва също устройства, които генерират сигнал за управление на лъча в телевизионна тръба (кинескоп).
