Jebkurš sprieguma pārveidotājs ir elektriska vai elektroniska ierīce, kas spēj mainīt tā vērtību par nepieciešamo vērtību. Šī ierīce ir īpaši pieprasīta situācijās, kad ir nepieciešams pieslēgt tīklam slodzi ar dažādu sprieguma nominālu. Turklāt viņi var ne tikai samazināt šī parametra vērtību, bet arī palielināt.
Darbības princips
Galvenā prasība, kas nosaka sprieguma pārveidotāju darbības principu, ir iespēja nodot lietderīgo jaudu uz izeju ar minimāliem zaudējumiem (lai nodrošinātu maksimālu efektivitāti). Lai to izdarītu, viņi bieži izmanto moduļus, kas ir ekonomiski zaudējumu ziņā, piemēram, elektroniskos invertorus. Darbības principa ievērošanai visērtāk ir elektriskais sprieguma pārveidotājs, kas uzbūvēts saskaņā ar transformatora ķēdi. Tās darbības būtība ir šāda:
- ierīces ieejā potenciāls nāk no maiņstrāvas ģeneratora vai līdzīga strāvas avota;
- no transformatora izejas (no tā sekundārā tinuma) tiek ņemts līdzīgas formas signāls;
- ja nepieciešams, mainīgo izejas spriegumu vispirms izlīdzina ar īpašu diodes bloku un pēc tam stabilizē.
Izmantojot šādu shēmu, ir ļoti grūti panākt vēlamo efektivitāti, jo daļa no pārraidītās jaudas tiek zaudēta transformatora tinumos (siltuma izkliedes dēļ).
Lai no ierīces iegūtu augstu efektivitāti, transformatora izejā tiek uzstādītas galvenās ķēdes, kas darbojas ekonomiskā režīmā. Kad viņi strādā, pamatojoties uz tranzistoru ātrgaitas pārslēgšanu no slēgta stāvokļa uz atvērtu stāvokli, jaudas zudumi tinumos tiek ievērojami samazināti.
Pašindukciju tradicionāli izmanto sprieguma pārveidotājos, kas paredzēti darbam ar augstsprieguma barošanas avotiem. Tas tiek realizēts izejas ferīta serdeņos ar strauju strāvas pārtraukumu primārajā tinumā. Visi tie paši tranzistori tiek izmantoti kā tāds smalcinātājs, un pēc tam izejas laikā iegūtais impulsa spriegums tiek izlīdzināts. Šādas shēmas ļauj iegūt lielu potenciālu vairāku desmitu kV pakāpē. Tos izmanto jau novecojušo katodstaru lampu strāvas ķēdēs, kā arī televīzijas attēlu lampās. Šajā gadījumā ir iespējams iegūt labu efektivitāti (līdz 80%).
Lietošanas jomas
Daudzzonu sprieguma pārveidotāju piemērošanas joma ir ļoti plaša. Tos tradicionāli izmanto šādiem mērķiem:
- lineārās ierīcēs elektroenerģijas sadalei un pārvadei;
- tādu kritisko tehnoloģisko darbību veikšanai kā metināšana, termiskā apstrāde un tamlīdzīgi;
- kad nepieciešams piegādāt elektroenerģiju dažādu tehnoloģiju jomu ķēžu ielādēšanai.
Pirmajā gadījumā elektrostacijās ģenerētais EML tiek palielināts ar šo ierīču palīdzību no 6-24 kV līdz 110-220 kV - šajā formā to ir vieglāk "vadīt" pa vadiem lielos attālumos. Reģionālajās apakšstacijās jau citas transformatoru ierīces nodrošina tā samazinājumu, vispirms līdz 10 (6,3) kV, un pēc tam līdz parastajiem 380 voltiem.
Apkalpojot tehnoloģisko aprīkojumu, sprieguma pārveidotājus izmanto kā elektrotermiskas iekārtas vai metināšanas transformatorus.
Rūpniecībā
Visplašākā izmantošanas joma ir kvalitatīvas pārtikas piegāde šādiem patērētāju rūpnieciskiem modeļiem:
- iekārtas, kas darbojas automātiskās vadības un uzraudzības līnijās;
- telekomunikāciju un sakaru ierīces;
- plašs elektrisko mērinstrumentu klāsts;
- īpaša radio un televīzijas aparatūra un tamlīdzīgi.
Īpašu funkciju veic tā sauktie "izolācijas" transformatori, ko izmanto, lai izolētu slodzes līnijas no augstsprieguma ieejas.
Tā kā šādiem pārveidotājiem "ir papildu loma", tiem visbiežāk ir mazjaudas un salīdzinoši mazi izmēri.
Ikdienā medicīnā un aizsardzības nozarē
Sprieguma pārveidotāji tiek plaši izmantoti ikdienas dzīvē. Lielākā daļa barošanas avotu, ko izmanto sadzīves tehnikas uzlādēšanai, kā arī sarežģītākas ierīces, piemēram:
- Pārsprieguma aizsargi;
- invertori;
- lieki barošanas avoti utt.
Šīs ierīces ir vispieprasītākās medicīnā, militārajā sfērā, kā arī enerģētikā un zinātnē. Šajās nozarēs tām tiek izvirzītas īpaši "stingras" prasības attiecībā uz pārveidotā sprieguma kvalitāti (piemēram, sinusoīda "tīrība").
Priekšrocības un trūkumi
Sprieguma pārveidotāju priekšrocības ietver:
- spēja kontrolēt izejas signāla parametrus - pārveidojot tā mainīgo vērtību nemainīgā vērtībā, izmantojot frekvences pārveidošanas principu;
- opcijas pieejamība ieejas un izejas ķēžu pārslēgšanai (mainot sprieguma amplitūdu);
- to nominālvērtību pielāgošana konkrētai slodzei;
- sadzīves pārveidotāju konstrukcijas kompaktums un vienkāršība, kurus bieži ražo moduļu vai sienas versijā;
- rentabilitāte (saskaņā ar ražotāju paziņojumiem to efektivitāte sasniedz 90%);
- lietošanas ērtums un daudzpusība;
- iespēju pārsūtīt elektrību lielos attālumos un nodrošināt īpaši kritisku nozaru darbību.
Starp trūkumiem var minēt augstas izmaksas un zemu mitruma izturību (izņemot modeļus, kas īpaši paredzēti darbam augsta mitruma apstākļos).
Pārveidotāju šķirnes
- īpašas ierīces mājām;
- augstsprieguma un augstfrekvences aprīkojums;
- beztransformatora un invertora impulsu ierīces;
- Līdzstrāvas sprieguma pārveidotāji;
- regulējamas ierīces.
Šajā elektronisko ierīču kategorijā ietilpst strāvas-sprieguma pārveidotāji.
Mājas aprīkojums
Parasts lietotājs pastāvīgi sastopas ar šāda veida pārveidojošām ierīcēm, jo lielākajai daļai moderno tehnoloģiju modeļu ir iebūvēts barošanas avots. Nepārtrauktās barošanas avoti (UPS) ar iebūvētu akumulatoru pieder pie tās pašas klases.
Dažos gadījumos mājsaimniecības pārveidotāji tiek izgatavoti pēc dubultā gredzena (invertora) shēmas.
Sakarā ar šo pārveidošanu no līdzstrāvas avota (piemēram, akumulatora), izejā ir iespējams iegūt mainīgu spriegumu ar standarta vērtību 220 volti. Elektronisko shēmu iezīme ir iespēja iegūt tīri sinusoidālu nemainīgas amplitūdas signālu izejā.
Pielāgojamas ierīces
Šīs vienības spēj izejas sprieguma vērtību un to palielina. Praksē biežāk ir ierīces, kas ļauj vienmērīgi mainīt izejas potenciāla samazināto vērtību.
Klasisks gadījums ir tad, kad ieejā darbojas 220 volti, un pie izejas tiek iegūts regulējams pastāvīgs spriegums no 2 līdz 30 voltiem.
Ierīces ar precīzu izejas parametra pielāgošanu tradicionāli tiek izmantotas ciparnīcu un digitālo mērinstrumentu pārbaudei mūsdienu pētījumu laboratorijās.
Beztransformatoru ierīces
Bez transformatora (invertora) vienības tiek veidotas pēc elektroniska principa, ietverot atsevišķa vadības moduļa izmantošanu. Tajos kā starpsavienojums tiek izmantots frekvences pārveidotājs, kas izejas signālu nogādā labošanai ērtā formā. Mūsdienu invertora aprīkojuma paraugos bieži tiek uzstādīti programmējami mikrokontrolleri, kas ievērojami palielina pārveidošanas vadības kvalitāti.
Augstsprieguma ierīces attēlo jau aprakstītie staciju transformatori, kas vēlamajās attiecībās palielina un samazina pārraidīto spriegumu.
Pārnesot enerģiju caur augstsprieguma līnijām un pēc tam pārveidojot, viņi cenšas līdz minimumam samazināt tā zudumus vatos.
Šajā klasē ietilpst arī ierīces, kas ģenerē signālu, lai kontrolētu staru televīzijas caurulē (kineskopā).
