Η λειτουργία μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας στην παράμετρο τάσης μπορεί να εκτελεστεί από διάφορες συσκευές όπως γεννήτριες, φορτιστές και συσκευές μετασχηματιστή. Σε έναν ή τον άλλο βαθμό, όλα είναι ικανά να αλλάξουν τα χαρακτηριστικά της ενέργειας, αλλά δεν δικαιολογείται πάντα η χρήση τους από την άποψη των τεχνικών και εργονομικών ιδιοτήτων. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι το έργο του μετασχηματισμού του ρεύματος για τους περισσότερους ρυθμιστές δεν είναι βασικό - σε κάθε περίπτωση, αν μιλάμε τόσο για συνεχές όσο και για εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτοί είναι οι περιορισμοί που παρακίνησαν τους κατασκευαστές ηλεκτρικού εξοπλισμού να αναπτύξουν έναν μετατροπέα μεταγωγής, ο οποίος συγκρίνεται ευνοϊκά με το συμπαγές του μέγεθος και την ακρίβεια σταθεροποίησης τάσης.
Ανίχνευση συσκευής
Πολλές συσκευές ραδιομηχανικής, μέσα αυτοματισμού και επικοινωνίας σπάνια κάνουν χωρίς μονοφασικές και τριφασικές συσκευές ισχύος για μετασχηματισμό ρεύματος σε εύρος από μονάδες έως εκατοντάδες βολτ-αμπέρ. Οι συσκευές παλμού χρησιμοποιούνται για πιο στενές εργασίες. Ηλεκτρικός μετατροπέας παλμικού τύπου είναι μια συσκευή πουμετατρέπει την τάση σε μικρά χρονικά διαστήματα με διάρκεια της τάξης των 1-2 microns/sec. Οι παλμοί τάσης έχουν ορθογώνιο σχήμα και επαναλαμβάνονται σε συχνότητα 500-20.000 Hz.
Οι παραδοσιακοί μετατροπείς με ρυθμιζόμενη τάση ελέγχουν συνήθως την ονομαστική αντίσταση της συσκευής. Μπορεί να είναι ένα θυρίστορ ή ένα τρανζίστορ μέσω του οποίου το ρεύμα ρέει συνεχώς. Είναι η ενέργειά του που προκαλεί τη θέρμανση της συσκευής του ελεγκτή, λόγω της οποίας χάνεται μέρος της ισχύος. Σε αυτό το πλαίσιο, ένας μετατροπέας παλμικής τάσης φαίνεται πιο ελκυστικός από την άποψη των τεχνικών και λειτουργικών ιδιοτήτων του, καθώς ο σχεδιασμός του προβλέπει ελάχιστα εξαρτήματα, γεγονός που οδηγεί σε μείωση των ηλεκτρικών παρεμβολών. Το στοιχείο ρύθμισης του μετατροπέα είναι ένα κλειδί που λειτουργεί σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας - για παράδειγμα, σε ανοιχτή και κλειστή κατάσταση. Και στις δύο περιπτώσεις, η ελάχιστη ποσότητα θερμικής ενέργειας απελευθερώνεται κατά τη λειτουργία, η οποία επίσης αυξάνει την απόδοση του εξοπλισμού.
Ανάθεση μετατροπέα
Όπου απαιτείται αλλαγή στις παραμέτρους της ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές παλμών σε μία ή την άλλη λειτουργική διαμόρφωση. Στο πρώτο στάδιο της ευρείας διανομής τους, χρησιμοποιήθηκαν κυρίως στην τεχνολογία παλμών - για παράδειγμα, σε γεννήτριες τριόδου, λέιζερ αερίου, μαγνητρόνια και διαφοροποιητικό ραδιοεξοπλισμό. Επιπλέον, καθώς η συσκευή βελτιώθηκε, άρχισαν να χρησιμοποιούνται στους περισσότερους τυπικούς εκπροσώπους ηλεκτρικού εξοπλισμού. Και δεν ήταν απαραίτηταεξειδικευμένο εξοπλισμό. Και πάλι, σε διαφορετικές εκδόσεις, ένας μετατροπέας παλμών μπορεί να υπάρχει ιδιαίτερα σε υπολογιστές και τηλεοράσεις.
Μια άλλη, αλλά λιγότερο γνωστή λειτουργία μετασχηματιστών αυτού του τύπου είναι η προστατευτική. Από μόνη της, η ρύθμιση των παλμών μπορεί να θεωρηθεί ως προστατευτικό μέτρο, αλλά οι στόχοι της προσαρμογής των παραμέτρων τάσης είναι αρχικά διαφορετικοί. Ωστόσο, ειδικές τροποποιήσεις παρέχουν προστασία του εξοπλισμού από βραχυκυκλώματα υπό φορτίο. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εξοπλισμό που λειτουργεί σε ρελαντί. Υπάρχουν επίσης συσκευές παλμών που αποτρέπουν την υπερθέρμανση και τις υπερβολικές αυξήσεις τάσης.
Σχεδίαση της συσκευής
Ο μετατροπέας αποτελείται από πολλές περιελίξεις (τουλάχιστον δύο). Το πρώτο και κύριο συνδέεται στο δίκτυο και το δεύτερο αποστέλλεται στη συσκευή προορισμού. Οι περιελίξεις μπορούν να κατασκευαστούν από αλουμίνιο ή κράματα χαλκού, αλλά και στις δύο περιπτώσεις, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται πρόσθετη μόνωση βερνικιού. Τα καλώδια τυλίγονται σε μια μονωτική βάση, η οποία είναι στερεωμένη στον πυρήνα - το μαγνητικό κύκλωμα. Στους μετατροπείς χαμηλής συχνότητας, οι πυρήνες είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα μετασχηματιστή ή μαλακό μαγνητικό κράμα και στους μετατροπείς υψηλής συχνότητας βασίζονται σε φερρίτη.
Το ίδιο το μαγνητικό κύκλωμα χαμηλής συχνότητας σχηματίζεται από σετ πλακών σε σχήμα W, G ή U. Οι πυρήνες φερρίτη κατασκευάζονται συνήθως σε ένα κομμάτι - τέτοια εξαρτήματα υπάρχουν σε μετατροπείς συγκόλλησης και μετασχηματιστές γαλβανικής απομόνωσης. Μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας χαμηλής ισχύος καιαπαλλαγείτε εντελώς από τον πυρήνα, καθώς η λειτουργία του εκτελείται από το περιβάλλον αέρα. Για την ενσωμάτωση σε ηλεκτρικές συσκευές, ο σχεδιασμός του μαγνητικού κυκλώματος παρέχεται από ένα πλαίσιο. Πρόκειται για τη λεγόμενη μονάδα μετατροπέα παλμών, η οποία κλείνει με προστατευτικό κάλυμμα με σημάνσεις και προειδοποιητικές ετικέτες. Εάν κατά τη διαδικασία επισκευής είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσετε τη συσκευή με αφαιρεμένο κάλυμμα, αυτή η λειτουργία εκτελείται μέσω RCD ή μετασχηματιστή απομόνωσης.
Αν μιλάμε για μετατροπείς που χρησιμοποιούνται στη σύγχρονη ραδιοφωνική και ηλεκτρική μηχανική, τότε θα υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ αυτών και των κλασικών μετασχηματιστών τάσης. Η πιο αισθητή μείωση σε μέγεθος και βάρος. Οι συσκευές παλμού μπορεί να ζυγίζουν αρκετά γραμμάρια και να έχουν την ίδια απόδοση.
Χαρακτηριστικά των λειτουργικών διαδικασιών
Όπως αναφέρθηκε ήδη, τα πλήκτρα χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του ρεύματος στους παλμικούς μετασχηματιστές, οι οποίοι μπορούν να γίνουν πηγές παρεμβολών υψηλής συχνότητας. Αυτό είναι χαρακτηριστικό για μοντέλα σταθεροποίησης που λειτουργούν σε τρέχουσα λειτουργία μεταγωγής.
Τις στιγμές της μεταγωγής, μπορεί να προκύψουν ευαίσθητες πτώσεις ρεύματος και τάσης, οι οποίες δημιουργούν συνθήκες για παρεμβολές κατά της φάσης και της κοινής λειτουργίας στην είσοδο και την έξοδο. Για το λόγο αυτό, ένας μετατροπέας ισχύος μεταγωγής με λειτουργία σταθεροποιητή προβλέπει τη χρήση φίλτρων που εξαλείφουν τις παρεμβολές. Για την ελαχιστοποίηση των ανεπιθύμητων ηλεκτρομαγνητικών παραγόντων, ο διακόπτης αλλάζει σε στιγμές που ο διακόπτης δεν μεταφέρει ρεύμα.(όταν είναι ανοιχτό). Αυτή η μέθοδος αντιμετώπισης παρεμβολών χρησιμοποιείται επίσης σε μετατροπείς συντονισμού.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό της διαδικασίας εργασίας των υπό εξέταση συσκευών είναι η αρνητική διαφορική αντίσταση στην είσοδο όταν η τάση σταθεροποιείται υπό φορτίο. Δηλαδή, όσο αυξάνεται η τάση εισόδου, το ρεύμα μειώνεται. Αυτός ο παράγοντας πρέπει να ληφθεί υπόψη για να διασφαλιστεί η σταθερότητα του μετατροπέα, ο οποίος συνδέεται με πηγές με υψηλή εσωτερική αντίσταση.
Σύγκριση με γραμμικό μετατροπέα
Σε αντίθεση με τις γραμμικές συσκευές, οι προσαρμογείς παλμών διαθέτουν ευνοϊκά υψηλότερη απόδοση, συμπαγές μέγεθος και δυνατότητα γαλβανικής απομόνωσης των κυκλωμάτων στην είσοδο και στην έξοδο. Για την παροχή πρόσθετης λειτουργικότητας με τη σύνδεση συσκευών τρίτων, δεν απαιτείται η χρήση πολύπλοκων σχημάτων σύνδεσης. Υπάρχουν όμως και αδυναμίες στον παλμικό μετατροπέα σε σύγκριση με τους γραμμικούς μετασχηματιστές. Αυτά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα μειονεκτήματα:
- Υπό την προϋπόθεση αλλαγής ρεύματος ή τάσης εισόδου υπό φορτίο, το σήμα εξόδου είναι ασταθές.
- Η παρουσία του ήδη αναφερθέντος παλμικού θορύβου στα κυκλώματα εξόδου και εισόδου.
- Μετά από ξαφνικές αλλαγές στις παραμέτρους τάσης και ρεύματος, το σύστημα χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να ανακάμψει από μεταβατικές καταστάσεις.
- Κίνδυνος αυτοταλαντώσεων που μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση του εξοπλισμού. Επιπλέον, οι διακυμάνσεις αυτού του είδους δεν σχετίζονται με την αστάθεια δικτύου της πηγής, αλλά μεσυγκρούσεις εντός του σχήματος σταθεροποίησης.
Μετατροπέας DC/DC
Όλες οι ποικιλίες παλμικών συσκευών του συστήματος DC / DC χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι τα πλήκτρα ενεργοποιούνται κατά τη μεταφορά ειδικών παλμών προς την κατεύθυνση του τρανζίστορ. Στο μέλλον, λόγω της αυξανόμενης τάσης, συμβαίνει ένα λογικό κλείδωμα των τρανζίστορ, επιπλέον, στο φόντο της επαναφόρτισης του πυκνωτή. Είναι αυτό το χαρακτηριστικό που διακρίνει τη συσκευή μεταγωγής DC-DC από παρόμοιες συσκευές σε ανεξάρτητο εξοπλισμό μετατροπέα.
Συνήθως, αυτές οι συσκευές πραγματοποιούν παρακολούθηση τάσης DC υπό φορτίο κατά τη διαδικασία παροχής ισχύος DC στο δίκτυο. Αυτό το είδος ελέγχου επιτυγχάνεται με τη ρύθμιση της τάσης στο δημόσιο κλειδί. Οι μικρές τιμές ρεύματος καθιστούν δυνατό τον καθορισμό υψηλού επιπέδου απόδοσης, στο οποίο η απόδοση μπορεί να φτάσει το 95%. Η ρύθμιση της μέγιστης απόδοσης του συστήματος είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα των μετατροπέων παλμικού ρεύματος, ωστόσο, η υλοποίηση του κυκλώματος DC-DC δεν είναι δυνατή σε κάθε σχεδιασμό. Στη συσκευή, το δίκτυο επαφής θα πρέπει αρχικά να λειτουργεί ως πηγή - συγκεκριμένα, αυτή η αρχή χρησιμοποιείται σε μπαταρίες και μπαταρίες.
Ενίσχυση μετατροπέα
Με τη βοήθεια αυτού του μετασχηματιστή, η τάση αυξάνεται από 12 σε 220 V. Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει πηγή με κατάλληλες παραμέτρους ισχύος, αλλά είναι απαραίτητο να παρέχεται ισχύς στη συσκευή από ένα τυπικό δίκτυο. Με άλλα λόγια,ένας προσαρμογέας πρέπει να εισαχθεί από μια πηγή με ορισμένα χαρακτηριστικά σε έναν καταναλωτή με διαφορετικές απαιτήσεις ισχύος. Σχηματικά σχέδια μετατροπέων παλμικής τάσης 12-220 V επιτρέπουν τη σύνδεση συσκευών που λειτουργούν σε συχνότητα 50 Hz. Επιπλέον, η ισχύς του εξοπλισμού δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη ονομαστική ισχύ του μετασχηματιστή. Και ακόμα κι αν οι παράμετροι τάσης ταιριάζουν, η συσκευή καταναλωτή πρέπει να έχει προστασία από υπερφόρτωση δικτύου. Αυτή η μέθοδος διόρθωσης τάσης έχει πολλά πλεονεκτήματα:
- Δυνατότητα μακράς συνεδρίας εργασίας με μέγιστη φόρτιση χωρίς διακοπή.
- Αυτόματη ρύθμιση εξόδου ισχύος.
- Η αυξημένη απόδοση διασφαλίζει τόσο τη σταθερότητα του τρόπου λειτουργίας της συσκευής όσο και την υψηλή αξιοπιστία της λειτουργίας του ηλεκτρικού κυκλώματος.
Μετατροπέας μεταγωγής προς τα κάτω
Όταν χρησιμοποιείτε εξοπλισμό χαμηλής συχνότητας ή χαμηλής ισχύος, είναι απολύτως φυσικό να χρειαστεί να χαμηλώσετε τον δείκτη τάσης. Για παράδειγμα, αυτή η εργασία συναντάται συχνά κατά τη σύνδεση συσκευών φωτισμού - για παράδειγμα, οπίσθιου φωτισμού LED. Για να χαμηλώσετε ο μετατροπέας κλείνει το ρυθμιστικό κλειδί μεταγωγής, μετά από το οποίο συσσωρεύει "επιπλέον" ενέργεια. Μια ειδική δίοδος στο κύκλωμα δεν επιτρέπει ρεύμα από την πηγή τροφοδοσίας στον καταναλωτή. Ταυτόχρονα, σε συστήματα αυτοεπαγωγής, οι διόδους ανορθωτή μπορούν να περάσουν παλμούς αρνητικής τάσης. Στη λειτουργία μετατροπέων παλμών 24-12 V, η λειτουργία σταθεροποίησης εξόδου είναι ιδιαίτερα σημαντική. Τόσο γραμμικό όσο καισταθεροποιητές άμεσης ώθησης. Είναι πιο κερδοφόρο να χρησιμοποιείτε συσκευές δεύτερου τύπου με διαμόρφωση πλάτους ή συχνότητας. Στην πρώτη περίπτωση, θα διορθωθεί η διάρκεια των παλμών ελέγχου και στη δεύτερη, η συχνότητα εμφάνισής τους. Υπάρχουν επίσης σταθεροποιητές με μικτό έλεγχο, στους οποίους ο χειριστής μπορεί, εάν είναι απαραίτητο, να αλλάξει τη διαμόρφωση για τη ρύθμιση των παλμών σε συχνότητα και διάρκεια.
Μετατροπέας πλάτους παλμών
Στη διαδικασία της εργασίας, χρησιμοποιείται μια συσκευή που συσσωρεύει ενέργεια ως αποτέλεσμα μετασχηματισμού. Μπορεί να συμπεριληφθεί στη βασική δομή ή να συνδεθεί απευθείας στην τάση εισόδου χωρίς αναφορά στον μετατροπέα. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, η έξοδος θα είναι ένας δείκτης μέσης τάσης, που καθορίζεται από την τιμή της τάσης εισόδου και τον κύκλο λειτουργίας των παλμών από το κλειδί μεταγωγής. Ο λειτουργικός ενισχυτής διαθέτει μια ειδική αριθμομηχανή που αξιολογεί τις παραμέτρους των σημάτων εισόδου και εξόδου, καταγράφοντας τη διαφορά μεταξύ τους. Εάν η τάση εξόδου είναι μικρότερη από την τάση αναφοράς, τότε συνδέεται ένας διαμορφωτής στη ρύθμιση, ο οποίος αυξάνει τη διάρκεια της ανοιχτής κατάστασης του κλειδιού μεταγωγής σε σχέση με τον χρόνο της γεννήτριας ρολογιού. Καθώς η τάση εισόδου αλλάζει, ο μετατροπέας μεταγωγής προσαρμόζει το κύκλωμα ελέγχου κλειδιού έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η διαφορά μεταξύ της τάσης εξόδου και της τάσης αναφοράς.
Συμπέρασμα
Στην καθαρή του μορφή χωρίς σύνδεση βοηθητικών συσκευώνΌπως οι ανορθωτές και οι σταθεροποιητές, οι λειτουργίες του μετατροπέα μειώνονται σημαντικά, αν και η απόδοση παραμένει σε υψηλό επίπεδο. Οι συσκευές μετασχηματισμού που σπάνια κάνουν χωρίς πρόσθετο εξοπλισμό περιλαμβάνουν ρυθμιστές σε δίκτυα AC. Τουλάχιστον σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να εγκαταστήσετε ένα φίλτρο εξομάλυνσης και έναν ανορθωτή στην είσοδο. Αντίθετα, οι μετατροπείς παλμών συνεχών ηλεκτρικών ρευμάτων τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο μπορούν να υποστηρίξουν αυτόνομα την κύρια λειτουργία τους. Αλλά ακόμη και σε τέτοια συστήματα, είναι σημαντικό η συσκευή να μπορεί να εκτελέσει το έργο της σταθεροποίησης τάσης. Επίσης, μην ξεχνάτε πιθανές παρεμβολές με την ενεργή χρήση των διακοπτών στο σύστημα σταθεροποίησης. Σε τέτοιες μη γειωμένες εφαρμογές, συνιστάται η σύνδεση ενός φίλτρου θορύβου στο μπλοκ μετατροπέα.
