Elke spanningsomvormer is een elektrisch of elektronisch apparaat dat de waarde ervan met de vereiste waarde kan veranderen. Dit apparaat is vooral in trek in situaties waarin het nodig is om een belasting met verschillende spanningswaarden op het netwerk aan te sluiten. Bovendien kunnen ze niet alleen de waarde van deze parameter verlagen, maar ook verhogen.
Werkingsprincipe
De belangrijkste vereiste die het werkingsprincipe van spanningsomzetters bepaalt, is de mogelijkheid om met minimale verliezen nuttig vermogen naar de uitgang over te dragen (om maximale efficiëntie te garanderen). Hiervoor gebruiken ze vaak modules die qua verliezen zuinig zijn, bijvoorbeeld elektronische omvormers. Een elektrische spanningsomvormer gebouwd volgens een transformatorcircuit is het handigst om rekening te houden met het werkingsprincipe. De essentie van zijn werking is als volgt:
- aan de ingang van het apparaat komt de potentiaal van een wisselspanningsgenerator of een vergelijkbare stroombron;
- een signaal met dezelfde vorm wordt genomen van de uitgang van de transformator (van de secundaire wikkeling);
- indien nodig wordt de uitgangswisselspanning eerst gelijkgericht door een speciale diode-eenheid en vervolgens gestabiliseerd.
Het is erg moeilijk om met een dergelijk schema de gewenste efficiëntie te bereiken, omdat een deel van het uitgezonden vermogen verloren gaat in de transformatorwikkelingen (door warmteafvoer).
Om een hoog rendement uit het apparaat te halen, zijn sleutelcircuits geïnstalleerd aan de uitgang van de transformator, die in economische modus werken. Tijdens hun werking, op basis van het snel schakelen van transistors van de gesloten toestand naar de open toestand, worden de vermogensverliezen in de wikkelingen aanzienlijk verminderd.
Zelfinductie wordt traditioneel gebruikt in spanningsomvormers die zijn ontworpen om te werken met hoogspanningsvoedingen. Het wordt gerealiseerd in de uitgangsferrietkernen met een scherpe onderbreking van de stroom in de primaire wikkeling. Als zo'n chopper worden dezelfde transistors gebruikt en de aan de uitgang verkregen pulsspanning wordt dan gelijkgericht. Dergelijke schakelingen maken het mogelijk hoge potentialen in de orde van enkele tientallen kV te verkrijgen. Ze worden gebruikt in stroomcircuits van reeds verouderde kathodestraalbuizen, evenals in televisiebeeldbuizen. In dit geval is het mogelijk om een goed rendement te behalen (tot 80%).
Toepassingsgebieden
Het toepassingsgebied van multi-zone spanningsomvormers is zeer uitgebreid. Ze worden traditioneel gebruikt voor de volgende doeleinden:
- in lineaire apparaten voor de distributie en transmissie van elektriciteit;
- voor het uitvoeren van dergelijke kritische technologische bewerkingen zoals lassen, warmtebehandeling en dergelijke;
- wanneer het nodig is om stroom te leveren om circuits in een groot aantal verschillende technologische gebieden te laden.
In het eerste geval wordt de EMF die bij energiecentrales wordt gegenereerd, met behulp van deze apparaten verhoogd van 6-24 kV tot 110-220 kV - in deze vorm is het gemakkelijker om het over lange afstanden langs draden te "drijven". Op regionale onderstations leveren andere transformatorapparaten eerst de reductie tot 10 (6,3) kV en vervolgens tot de gebruikelijke 380 volt.
Bij het onderhoud van technologische apparatuur worden spanningsomvormers gebruikt als elektrothermische installaties of lastransformatoren.
In industrie
Het meest uitgebreide toepassingsgebied is het leveren van kwaliteitsvoedsel voor de volgende industriële ontwerpen van consumenten:
- apparatuur die werkt in automatische controle- en bewakingslijnen;
- telecommunicatie- en communicatieapparatuur;
- een breed scala aan elektrische meetinstrumenten;
- speciale radio- en televisieapparatuur en dergelijke.
Een speciale functie wordt uitgevoerd door de zogenaamde "isolatie"-transformatoren die worden gebruikt om de belastingslijnen te isoleren van de hoogspanningsingang.
Omdat dergelijke converters "een hulprol spelen", hebben ze meestal een laag vermogen en relatief kleine afmetingen.
In het dagelijks leven, de geneeskunde en de defensie-industrie
Spanningsomvormers worden veel gebruikt in het dagelijks leven. De meeste voedingen worden gebruikt om huishoudelijke apparaten op te laden, maar ook complexere apparaten zoals:
- Overspanningsbeveiligers;
- omvormers;
- redundante voedingen, enz.
Deze apparaten zijn het meest gevraagd in de geneeskunde, de militaire sfeer, maar ook in energie en wetenschap. In deze industrieën worden er vooral "strenge" eisen aan de kwaliteit van de omgezette spanning gesteld (bijvoorbeeld "zuiverheid" van de sinusoïde).
Voor-en nadelen
De voordelen van spanningsomzetters zijn onder meer:
- het vermogen om de parameters van het uitgangssignaal te regelen - het omzetten van de variabele waarde in een constante waarde met behulp van het principe van frequentieconversie;
- beschikbaarheid van een optie voor het schakelen van ingangs- en uitgangscircuits (variatie van de spanningsamplitude);
- toelaatbaarheid van het aanpassen van hun nominale waarden voor een specifieke belasting;
- de compactheid en eenvoud van het ontwerp van huishoudelijke omvormers, die vaak worden vervaardigd in een modulair of aan de muur gemonteerd ontwerp;
- winstgevendheid (volgens de verklaringen van de fabrikanten bereikt hun efficiëntie 90%);
- gebruiksgemak en veelzijdigheid;
- de mogelijkheid om elektriciteit over lange afstanden te transporteren en de werking van bijzonder kritieke industrieën te verzekeren.
De nadelen zijn hoge kosten en lage vochtbestendigheid (met uitzondering van modellen die speciaal zijn ontworpen voor werk in omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid).
Soorten converters
- speciale apparaten voor thuis;
- hoogspannings- en hoogfrequente apparatuur;
- transformatorloze en inverter-pulsapparaten;
- DC-spanningsomzetters;
- verstelbare apparaten.
Deze categorie elektronische apparaten omvat stroom-naar-spanning-omzetters.
Huishoudelijke apparatuur
Een gewone gebruiker wordt voortdurend geconfronteerd met dit soort converterende apparaten, omdat de meeste modellen van moderne technologie een ingebouwde voeding hebben. Uninterruptible power supplies (UPS) met ingebouwde batterij behoren tot dezelfde klasse.
In sommige gevallen worden huishoudelijke omvormers gemaakt volgens een dubbel ring (omvormer) schema.
Door een dergelijke omzetting vanuit een gelijkstroombron (bijvoorbeeld accu) is het mogelijk om aan de uitgang een wisselspanning te krijgen van een standaardwaarde van 220 volt. Een kenmerk van elektronische schakelingen is de mogelijkheid om aan de uitgang een zuiver sinusvormig signaal met constante amplitude te verkrijgen.
Verstelbare apparaten
Deze eenheden zijn in staat om de waarde van de uitgangsspanning te verhogen en te verhogen. In de praktijk zijn er vaker apparaten waarmee u de verlaagde waarde van het uitgangspotentiaal soepel kunt wijzigen.
Een klassiek geval is wanneer 220 volt aan de ingang werkt en aan de uitgang een instelbare constante spanning van 2 tot 30 volt wordt verkregen.
Apparaten met fijnafstelling van de uitgangsparameter worden traditioneel gebruikt voor het testen van wijzerplaat en digitale meetinstrumenten in moderne onderzoekslaboratoria.
Transformatorloze apparaten
Transformatorloze (inverter) units zijn gebouwd volgens een elektronisch principe, waarbij gebruik wordt gemaakt van een aparte regelmodule. Een frequentieomvormer wordt daarin gebruikt als een tussenschakel, die het uitgangssignaal in een vorm brengt die geschikt is voor rectificatie. In moderne voorbeelden van inverterapparatuur worden vaak programmeerbare microcontrollers geïnstalleerd, die de kwaliteit van de conversiecontrole aanzienlijk verhogen.
Hoogspanningsapparaten worden vertegenwoordigd door de reeds beschreven stationtransformatoren, die de verzonden spanning in de gewenste verhoudingen verhogen en verlagen.
Bij het overbrengen van energie via hoogspanningslijnen en de daaropvolgende transformatie streven ze ernaar om de verliezen in watt tot een minimum te beperken.
Deze klasse omvat ook apparaten die een signaal genereren om de straal in een televisiebuis (kinescoop) te regelen.
