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 καταστάσεις 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 να γίνει αυτό, συχνά χρησιμοποιούν μονάδες που είναι οικονομικές όσον αφορά τις απώλειες, για παράδειγμα, ηλεκτρονικούς μετατροπείς. Ένας μετατροπέας ηλεκτρικής 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:
- Στην είσοδο της συσκευής, το δυναμικό προέρχεται από μια γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης ή μια παρόμοια πηγή ρεύματος.
- ένα σήμα παρόμοιου σχήματος λαμβάνεται από την έξοδο του μετασχηματιστή (από τη δευτερεύουσα περιέλιξή του).
- εάν είναι απαραίτητο, η εναλλασσόμενη τάση εξόδου διορθώνεται πρώτα από μια ειδική μονάδα διόδων και μετά σταθεροποιείται.
Είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί η επιθυμητή απόδοση από ένα τέτοιο σχήμα, καθώς μέρος της μεταδιδόμενης ισχύος χάνεται στις περιελίξεις του μετασχηματιστή (λόγω της απαγωγής θερμότητας).
Για να επιτευχθεί υψηλή απόδοση από τη συσκευή, τα κυκλώματα κλειδιών που λειτουργούν σε οικονομική κατάσταση εγκαθίστανται στην έξοδο του μετασχηματιστή. Κατά τη λειτουργία τους, με βάση την υψηλής ταχύτητας αλλαγή τρανζίστορ από την κλειστή κατάσταση στην ανοιχτή κατάσταση, οι απώλειες ισχύος στις περιελίξεις μειώνονται σημαντικά.
Η αυτο-επαγωγή χρησιμοποιείται παραδοσιακά σε μετατροπείς τάσης σχεδιασμένους να λειτουργούν με τροφοδοτικά υψηλής τάσης. Πραγματοποιείται στους πυρήνες φερρίτη εξόδου με απότομη διακοπή του ρεύματος στην πρωτεύουσα περιέλιξη. Όλα τα ίδια τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως τέτοια ελικόπτερα, και η τάση παλμού που λαμβάνεται στην έξοδο στη συνέχεια διορθώνεται. Τέτοια κυκλώματα καθιστούν δυνατή την απόκτηση υψηλών δυνατοτήτων της τάξης αρκετών δεκάδων kV. Χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα ισχύος ήδη παρωχημένων καθοδικών σωλήνων, 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 ·
- όταν είναι απαραίτητο να τροφοδοτείτε κυκλώματα σε διάφορα πεδία 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 το "οδηγήσετε" κατά μήκος καλωδίων σε μεγάλες αποστάσεις. Σε περιφερειακούς υποσταθμούς, ήδη άλλες συσκευές μετασχηματιστών διασφαλίζουν τη μείωση του, πρώτα στα 10 (6,3) kV και μετά στα συνηθισμένα 380 Volt.
Κατά τη συντήρηση τεχνολογικού εξοπλισμού, οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται ως ηλεκτροθερμικές εγκαταστάσεις ή μετασχηματιστές συγκόλλησης.
Στη βιομηχανία
Ο πιο εκτεταμένος τομέας εφαρμογής είναι η παροχή ποιοτικών τροφίμων για τα ακόλουθα βιομηχανικά σχέδια των καταναλωτών:
- εξοπλισμός που λειτουργεί σε αυτόματες γραμμές ελέγχου και παρακολούθησης ·
- 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 απομόνωση των γραμμών φορτίου από την είσοδο υψηλής τάσης.
Εφόσον αυτοί οι μετατροπείς "παίζουν βοηθητικό ρόλο", συνήθως έχουν χαμηλή ισχύ και σχετικά μικρές διαστάσεις.
Στην καθημερινή ζωή, η ιατρική και η αμυντική βιομηχανία
Οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται ευρέως στην καθημερινή ζωή. Τα περισσότερα από τα τροφοδοτικά που χρησιμοποιούνται για τη φόρτιση οικιακών συσκευών, καθώς και πιο περίπλοκων συσκευών 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, επιβάλλονται ειδικά "αυστηρές" απαιτήσεις σχετικά με την ποιότητα της μετατροπής τάσης (για παράδειγμα "καθαρότητα" του ημιτονοειδούς).
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα των μετατροπέων τάσης περιλαμβάνουν:
- την ικανότητα ελέγχου των παραμέτρων του σήματος εξόδου - μετατροπή της μεταβλητής του τιμής σε σταθερή τιμή χρησιμοποιώντας την αρχή της μετατροπής συχνότητας ·
- διαθεσιμότητα μιας εναλλαγής για εναλλαγή κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου (μεταβαλλόμενο εύρος τάσης) ·
- παραδεκτό της προσαρμογής των ονομαστικών τιμών τους για ένα συγκεκριμένο φορτίο ·
- τη συμπαγή και απλότητα του σχεδιασμού των οικιακών μετατροπέων, οι οποίοι συχνά κατασκευάζονται σε αρθρωτό ή επιτοίχιο σχεδιασμό ·
- κερδοφορία (σύμφωνα με τις δηλώσεις των κατασκευαστών, η αποδοτικότητά τους φτάνει το 90%)
- ευκολία χρήσης και ευελιξία
- τη δυνατότητα μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις και τη διασφάλιση της λειτουργίας ιδιαίτερα κρίσιμων βιομηχανιών.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν υψηλό κόστος και χαμηλή αντοχή στην υγρασία (με εξαίρεση τα μοντέλα που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για εργασία σε συνθήκες υψηλής υγρασίας).
Ποικιλίες μετατροπέων
- ειδικές συσκευές για το σπίτι?
- εξοπλισμός υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας ·
- Συσκευές παλμού χωρίς μετασχηματιστή και μετατροπέα.
- Μετατροπείς τάσης DC;
- ρυθμιζόμενες συσκευές.
Αυτή η κατηγορία ηλεκτρονικών συσκευών περιλαμβάνει μετατροπείς ρεύματος σε τάση.
Οικιακός εξοπλισμός
Ένας απλός χρήστης αντιμετωπίζει συνεχώς αυτόν τον τύπο συσκευών μετατροπής, καθώς τα περισσότερα μοντέλα σύγχρονης τεχνολογίας διαθέτουν ενσωματωμένο τροφοδοτικό. Τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS) με ενσωματωμένη μπαταρία ανήκουν στην ίδια κατηγορία.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι οικιακοί μετατροπείς γίνονται σύμφωνα με ένα σχήμα διπλού δακτυλίου (μετατροπέας).
Λόγω μιας τέτοιας μετατροπής από πηγή συνεχούς ρεύματος (μπαταρία, για παράδειγμα), 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 ικανές για την τιμή της τάσης εξόδου και την αυξάνουν. Στην πράξη, υπάρχουν πιο συχνά συσκευές που σας επιτρέπουν να αλλάξετε ομαλά τη μειωμένη 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.
Συσκευές με λεπτή ρύθμιση της παραμέτρου εξόδου χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για τη δοκιμή οργάνων μέτρησης και ψηφιακών μετρήσεων σε σύγχρονα ερευνητικά εργαστήρια.
Συσκευές χωρίς μετασχηματιστές
Οι μονάδες χωρίς μετασχηματιστή (μετατροπέας) βασίζονται σε ηλεκτρονική αρχή, που περιλαμβάνει τη χρήση ξεχωριστής μονάδας ελέγχου. Ένας μετατροπέας συχνότητας χρησιμοποιείται ως ενδιάμεσος σύνδεσμος σε αυτούς, ο οποίος φέρνει το σήμα εξόδου σε μια μορφή κατάλληλη για διόρθωση. Στα σύγχρονα δείγματα εξοπλισμού μετατροπέα, εγκαθίστανται συχνά προγραμματιζόμενοι μικροελεγκτές, οι οποίοι αυξάνουν σημαντικά την ποιότητα του ελέγχου μετατροπής.
Οι συσκευές υψηλής τάσης αντιπροσωπεύονται από τους μετασχηματιστές σταθμών που έχουν ήδη περιγραφεί, οι οποίοι αυξάνουν και μειώνουν τη μεταδιδόμενη τάση στις επιθυμητές αναλογίες.
Όταν μεταφέρουν ενέργεια μέσω γραμμών υψηλής τάσης και μεταγενέστερου μετασχηματισμού, προσπαθούν να μειώσουν στο ελάχιστο τις απώλειές της σε βατ.
Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει επίσης συσκευές που παράγουν σήμα για τον έλεγχο της δέσμης σε τηλεοπτικό σωλήνα (kinescope).
