Varje spänningsomvandlare är en elektrisk eller elektronisk enhet som kan ändra sitt värde med det önskade värdet. Denna enhet är särskilt efterfrågad i situationer när det är nödvändigt att ansluta en belastning med olika spänningsvärden till nätverket. Dessutom kan de inte bara sänka värdet på denna parameter utan också öka den.
Funktionsprincip
Huvudkravet som bestämmer driftsprincipen för spänningsomvandlare är förmågan att överföra användbar effekt till utgången med minimala förluster (för att säkerställa maximal effektivitet). För att göra detta använder de ofta moduler som är ekonomiska när det gäller förluster, till exempel elektroniska växelriktare. En elektrisk spänningsomvandlare byggd enligt en transformatorkrets är den mest praktiska för att beakta driftsprincipen. Kärnan i dess funktion är som följer:
- vid enhetens ingång kommer potentialen från en växelspänningsgenerator eller en liknande strömkälla;
- en signal med samma form tas från transformatorns utgång (från dess sekundärlindning);
- vid behov korrigeras den växlande utspänningen först av en speciell diodenhet och stabiliseras sedan.
Det är mycket svårt att uppnå den önskade effektiviteten från ett sådant schema, eftersom en del av den överförda effekten går förlorad i transformatorlindningarna (på grund av värmeavledning).
För att uppnå hög effektivitet från enheten installeras nyckelkretsar vid transformatorns utgång, som arbetar i ekonomiskt läge. Under deras drift, baserat på snabbväxling av transistorer från stängt tillstånd till öppet tillstånd, minskas kraftförlusterna i lindningarna avsevärt.
Självinduktion används traditionellt i spänningsomvandlare som är konstruerade för att fungera med högspänningsaggregat. Det realiseras i de utgående ferritkärnorna med en kraftig strömavbrott i primärlindningen. Alla samma transistorer används som en sådan hackare och den puls som erhålls vid utgången korrigeras sedan. Sådana scheman gör det möjligt att uppnå höga potentialer i storleksordningen flera tiotals kV. De används i strömkretsar för redan föråldrade katodstrålerör, liksom i tv-bildrör. I det här fallet är det möjligt att uppnå en god effektivitet (upp till 80%).
Användningsområden
Användningsområdet för spänningsomvandlare med flera zoner är mycket omfattande. De används traditionellt för följande ändamål:
- i linjära anordningar för distribution och överföring av el;
- för att utföra kritiska tekniska operationer som svetsning, värmebehandling och liknande;
- när det är nödvändigt att leverera ström till kretsar inom olika teknikområden.
I det första fallet ökas EMF som genereras vid kraftverk med hjälp av dessa enheter från 6-24 kV till 110-220 kV - i denna form är det lättare att "köra" den längs ledningar över långa sträckor. Vid regionala transformatorstationer säkerställer redan andra transformatoranordningar dess minskning, först till 10 (6,3) kV och sedan till de vanliga 380 volt.
Vid service av teknisk utrustning används spänningsomvandlare som elektrotermiska installationer eller svetstransformatorer.
Inom industrin
Det mest omfattande användningsområdet är tillhandahållande av kvalitetsmat för följande industriella mönster för konsumenter:
- utrustning som arbetar i automatiska styr- och övervakningslinjer;
- telekommunikations- och kommunikationsanordningar;
- ett brett utbud av elektriska mätinstrument;
- speciell radio- och tv-utrustning och liknande.
En speciell funktion utförs av de så kallade "isolering" -transformatorerna som används för att isolera lastledningarna från högspänningsingången.
Eftersom sådana omvandlare "spelar en hjälproll" har de oftast låg effekt och relativt små dimensioner.
I vardagen, medicin och försvarsindustrin
Spänningsomvandlare används ofta i vardagen. De flesta strömförsörjningar som används för att ladda hushållsapparater, liksom mer komplexa enheter som:
- Överspänningsskydd;
- växelriktare;
- överflödiga strömförsörjningar etc.
Dessa enheter är mest efterfrågade inom medicin, den militära sfären, liksom inom energi och vetenskap. I dessa industrier ställs särskilt "stränga" krav på dem beträffande kvaliteten på den omvandlade spänningen ("renhet" hos sinus, till exempel).
Fördelar och nackdelar
Fördelarna med spänningsomvandlare inkluderar:
- förmågan att kontrollera utsignalens parametrar - konvertera dess variabla värde till ett konstant värde med hjälp av principen om frekvensomvandling;
- tillgänglighet av ett alternativ för att växla ingångs- och utgångskretsar (varierar spänningsamplituden);
- Tillåtligheten att justera deras nominella värden för en specifik belastning.
- kompaktiteten och enkelheten i utformningen av hushållsomvandlare, som ofta tillverkas i en modulär eller väggmonterad design;
- lönsamhet (enligt tillverkare når deras effektivitet 90%);
- användarvänlighet och mångsidighet;
- möjligheten att överföra el över långa avstånd och säkerställa drift av särskilt kritiska industrier.
Nackdelarna inkluderar hög kostnad och låg fuktbeständighet (med undantag för modeller som är speciellt utformade för arbete under hög luftfuktighet).
Varianter av omvandlare
- specialanordningar för hemmet;
- högspännings- och högfrekvent utrustning;
- transformatorlösa och inverterande pulsanordningar;
- DC-spänningsomvandlare;
- justerbara enheter.
Denna kategori av elektroniska enheter inkluderar ström-till-spänningsomvandlare.
Hemutrustning
En vanlig användare stöter ständigt på den här typen av konverteringsenheter, eftersom de flesta modeller av modern teknik har en inbyggd strömförsörjning. Avbrottsfri strömförsörjning (UPS) med ett inbyggt batteri tillhör samma klass.
I vissa fall tillverkas hushållsomvandlare enligt ett schema med dubbel ring (inverter).
På grund av en sådan omvandling från en likströmskälla (till exempel batteri) är det möjligt att få en växelspänning med ett standardvärde på 220 volt vid utgången. En egenskap hos elektroniska kretsar är förmågan att erhålla en rent sinusformad signal med konstant amplitud vid utgången.
Justerbara enheter
Dessa enheter har kapacitet för utspänningen och ökar den. I praktiken finns det oftare enheter som låter dig smidigt ändra det reducerade värdet på utgångspotentialen.
Ett klassiskt fall är när 220 volt verkar vid ingången och en justerbar konstant spänning på 2 till 30 volt erhålls vid utgången.
Enheter med finjustering av utgångsparametern används traditionellt för att testa mätinstrument och digitala mätinstrument i moderna forskningslaboratorier.
Transformatorlösa enheter
Transformatorlösa enheter (inverterare) är byggda på en elektronisk princip, med användning av en separat styrmodul. En frekvensomvandlare används som en mellanlänk i dem, vilket leder utsignalen till en form som är lämplig för korrigering. I moderna prover av inverterutrustning installeras ofta programmerbara mikrokontroller, vilket avsevärt ökar kvaliteten på konverteringskontrollen.
Högspänningsanordningar representeras av de redan beskrivna stationstransformatorerna, vilka ökar och minskar den överförda spänningen i önskade förhållanden.
När de överför energi genom högspänningsledningar och efterföljande transformation strävar de efter att minska dess förluster i watt till ett minimum.
Denna klass inkluderar också enheter som genererar en signal för att styra strålen i ett TV-rör (kinescope).
