Bármely feszültségátalakító olyan elektromos vagy elektronikus eszköz, amely képes a kívánt értékkel megváltoztatni az értékét. Ez az eszköz különösen olyan helyzetekben keresett, ahol különböző feszültségű terhelés csatlakoztatása szükséges a hálózathoz. Sőt, nemcsak csökkenthetik a paraméter értékét, hanem növelhetik is.
Működés elve
A feszültségátalakítók működésének elvét meghatározó fő követelmény az, hogy a hasznos energiát minimális veszteségekkel továbbítsák a kimenetre (a maximális hatékonyság biztosítása érdekében). Ehhez gyakran olyan modulokat használnak, amelyek gazdaságosak a veszteségek szempontjából, például elektronikus invertereket. A működési elv figyelembevételéhez a transzformátor áramkörének megfelelően felépített elektromos feszültségátalakító a legkényelmesebb. Működésének lényege a következő:
- az eszköz bemeneténél a potenciál váltakozó feszültségű generátorból vagy hasonló áramforrásból származik;
- hasonló alakú jelet veszünk a transzformátor kimenetéről (szekunder tekercséből);
- ha szükséges, a váltakozó kimeneti feszültséget először egy speciális diódaegységgel korrigálják, majd stabilizálják.
Nagyon nehéz elérni a kívánt hatékonyságot egy ilyen sémával, mivel az átvitt teljesítmény egy része elvész a transzformátor tekercsében (a hőelvezetés miatt).
A készülék nagy hatékonyságának elérése érdekében a transzformátor kimenetén gazdaságos üzemmódban működő kulcsáramköröket telepítenek. Működésük során a tranzisztorok zárt állapotból nyitott állapotba történő nagy sebességű kapcsolása alapján a tekercsekben bekövetkező teljesítményveszteség jelentősen csökken.
Az önindukciót hagyományosan a nagyfeszültségű tápegységekkel való működésre tervezett feszültségátalakítókban használják. Ez a kimeneti ferritmagokban valósul meg az elsődleges tekercs áramának éles megszakításával. Ugyanazokat a tranzisztorokat használják ilyen szaggatóként, majd a kimeneten kapott impulzusfeszültséget helyreállítják. Az ilyen áramkörök lehetővé teszik a nagy, több tíz kV nagyságú potenciálok elérését. A már elavult katódsugárcsövek áramköreiben, valamint a televíziós képcsövekben használják őket. Ebben az esetben jó hatékonyságot lehet elérni (akár 80%).
Felhasználási területek
A többzónás feszültségátalakítók alkalmazási köre nagyon széles. Hagyományosan a következő célokra használják:
- lineáris eszközökben a villamos energia elosztására és továbbítására;
- olyan kritikus technológiai műveletek végrehajtására, mint a hegesztés, hőkezelés és hasonlók;
- amikor áramellátásra van szükség az áramkörök betöltéséhez a technika különböző területein.
Az első esetben az erőművekben keletkező EMF-t ezen készülékek segítségével 6-24 kV-ról 110-220 kV-ra növelik - ebben a formában könnyebb vezetékek mentén "meghajtani" nagy távolságokon. A regionális alállomásokon már más transzformátorok biztosítják csökkentését, először 10 (6,3) kV-ra, majd a szokásos 380 Voltra.
A technológiai berendezések szervizelésekor a feszültségátalakítókat elektrotermikus berendezésekként vagy hegesztő transzformátorként használják.
Az iparban
A legszélesebb körű alkalmazási terület a minőségi élelmiszerek biztosítása a következő ipari fogyasztói minták számára:
- automatikus vezérlő és ellenőrző vonalakban működő berendezések;
- telekommunikációs és kommunikációs eszközök;
- elektromos mérőműszerek széles választéka;
- speciális rádió- és televízióberendezések és hasonlók.
Különleges funkciót látnak el az úgynevezett "szigetelő" transzformátorok, amelyek a terhelővezetékeket a nagyfeszültségű bemenettől izolálják.
Mivel az ilyen átalakítók "kisegítő szerepet játszanak", leggyakrabban alacsony teljesítményűek és viszonylag kis méretűek.
A mindennapi életben az orvostudomány és a védelmi ipar
A feszültségátalakítókat széles körben használják a mindennapi életben. A háztartási gépek töltésére használt tápegységek nagy része, valamint olyan összetettebb eszközök, mint például:
- Túlfeszültség-védők;
- inverterek;
- redundáns tápegységek stb.
Ezekre az eszközökre a legnagyobb szükség van az orvostudományban, a katonai szférában, valamint az energetikában és a tudományban. Ezekben az iparágakban különösen "szigorú" követelményeket támasztanak velük az átalakított feszültség minősége (például a szinuszoid "tisztasága") tekintetében.
Előnyök és hátrányok
A feszültségátalakítók előnyei:
- a kimeneti jel paramétereinek vezérlésének képessége - változó értékének konvertálása állandó értékre a frekvenciaátalakítás elvének felhasználásával;
- opció elérhetősége a bemeneti és kimeneti áramkörök kapcsolására (a feszültség amplitúdójának változtatása);
- névleges értékük adott terheléshez történő igazításának megengedhetősége;
- a gyakran moduláris vagy falra szerelt háztartási átalakítók kialakításának tömörsége és egyszerűsége;
- jövedelmezőség (a gyártók nyilatkozatai szerint hatékonyságuk eléri a 90% -ot);
- könnyű használat és sokoldalúság;
- a villamos energia nagy távolságokon történő továbbításának és a különösen kritikus iparágak működésének biztosításának lehetősége.
A hátrányok közé tartozik a magas költség és az alacsony nedvességállóság (kivéve a kifejezetten magas páratartalmú körülmények között végzett munkára tervezett modelleket).
A konverterek fajtái
- speciális eszközök otthoni használatra;
- nagyfeszültségű és nagyfrekvenciás berendezések;
- transzformátor nélküli és inverteres impulzus készülékek;
- Egyenfeszültség-átalakítók;
- állítható eszközök.
Az elektronikus eszközök e kategóriája magában foglalja az áram-feszültség átalakítókat.
Otthoni felszerelés
Egy hétköznapi felhasználó folyamatosan szembesül az ilyen típusú átalakító eszközökkel, mivel a modern technológia legtöbb modellje beépített tápegységgel rendelkezik. A beépített akkumulátorral rendelkező szünetmentes tápegységek (UPS) ugyanabba az osztályba tartoznak.
Bizonyos esetekben a háztartási átalakítók kettős gyűrűs (inverteres) séma szerint készülnek.
Az egyenáramú forrásból (például akkumulátorból) történő ilyen átalakítás miatt lehetséges a kimeneten 220 voltos szabványos váltakozó feszültség elérése. Az elektronikus áramkörök jellemzője, hogy tisztán szinuszos, állandó amplitúdójú jelet kapnak a kimeneten.
Állítható eszközök
Ezek az egységek képesek a kimeneti feszültség értékére és növelik azt. A gyakorlatban gyakrabban vannak olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik a kimeneti potenciál csökkentett értékének simább megváltoztatását.
A klasszikus eset az, amikor a bemeneten 220 volt működik, és a kimeneten állítható, 2-30 voltos állandó feszültséget kapnak.
A kimeneti paraméter finombeállításával rendelkező eszközöket hagyományosan a modern kutató laboratóriumokban tárcsázó és digitális mérőeszközök tesztelésére használják.
Transzformátor nélküli eszközök
A transzformátor nélküli (inverteres) egységek elektronikus elvre épülnek, külön vezérlőmodul használatával. A frekvenciaváltót közbenső összeköttetésként használják bennük, amely a kimeneti jelet egyenirányításra alkalmas formába hozza. Az inverter berendezések modern mintáiban gyakran programozható mikrovezérlőket telepítenek, amelyek jelentősen növelik az átalakítás vezérlésének minőségét.
A nagyfeszültségű eszközöket a már leírt állomástranszformátorok képviselik, amelyek a kívánt arányban növelik és csökkentik az átvitt feszültséget.
Az energia nagyfeszültségű vezetéken történő továbbításakor és az azt követő átalakítás során arra törekszenek, hogy minimálisra csökkentse annak veszteségét wattban.
Ebbe az osztályba tartoznak azok az eszközök is, amelyek jelet generálnak a sugár irányítására egy televíziós csőben (kineszkóp).
