Преобразователь напряжения: назначение, функции и области применения

Любой преобразователь напряжения – это электрическое или электронное устройство, способное изменять свое значение на требуемую величину. Это устройство особенно необходимо в ситуациях, когда необходимо подключить к сети нагрузку с различным номинальным напряжением. Кроме того, они могут не только понижать значение этого параметра, но и увеличивать его.

Принцип работы

Преобразователь напряжения 12 / 220В HP-1200

Основное требование, определяющее принцип работы преобразователей напряжения, – это возможность передавать полезную мощность на выход с минимальными потерями (для обеспечения максимального КПД). Для этого часто используют экономичные по потерям модули, например, электронные инверторы. Преобразователь электрического напряжения, построенный по трансформаторной схеме, удобнее всего рассматривать по принципу действия. Суть его работы заключается в следующем:

  • на входе устройства потенциал идет от генератора переменного напряжения или аналогичного источника тока;
  • сигнал аналогичной формы снимается с выхода трансформатора (с его вторичной обмотки);
  • при необходимости переменное выходное напряжение сначала выпрямляется специальным диодным блоком, а затем стабилизируется.

достичь желаемого КПД от такой схемы очень сложно, так как часть передаваемой мощности теряется в обмотках трансформатора (из-за рассеивания тепла).

Для достижения высокого КПД от устройства на выходе трансформатора установлены ключевые схемы, работающие в экономичном режиме. В процессе их работы, благодаря быстрому переключению транзисторов из закрытого состояния в открытое, потери мощности в обмотках значительно снижаются.

Самоиндукция традиционно используется в преобразователях напряжения, предназначенных для работы с источниками питания высокого напряжения. Он выполнен в выходных ферритовых сердечниках с резким прерыванием тока в первичной обмотке. В качестве такого прерывателя используются все те же транзисторы, и импульсное напряжение, полученное на выходе, затем выпрямляется. Такие схемы позволяют получать высокие потенциалы порядка нескольких десятков кВ. Они используются в цепях питания уже устаревших кинескопов, а также в телевизионных кинескопах. В этом случае можно получить хороший КПД (до 80%).

Области применения

Делитель на 100 ампер

Сфера применения мультизональных преобразователей напряжения очень широка. Их традиционно используют для следующих целей:

  • в линейных устройствах распределения и передачи электрической энергии;
  • выполнять ответственные технологические операции, такие как сварка, термообработка и тому подобное;
  • когда необходимо обеспечить питание цепей нагрузки в самых разных технологических областях.

В первом случае генерируемая на электростанциях ЭДС повышается с помощью этих устройств с 6-24 кВ до 110-220 кВ – в таком виде ее легче «гнать» по проводам на большие расстояния. На региональных подстанциях другие трансформаторные устройства обеспечивают его снижение сначала до 10 (6,3) кВ, а затем до обычных 380 вольт.

При обслуживании технологического оборудования преобразователи напряжения используются как электротермические установки или сварочные трансформаторы.

В промышленности

Самая широкая область применения – обеспечение качественными продуктами питания следующих потребительских промышленных моделей:

  • оборудование, работающее в линиях автоматического управления и контроля;
  • телекоммуникационные и коммуникационные устройства;
  • широкий ассортимент электроизмерительных приборов;
  • специальное радио и телевизионное оборудование и тому подобное.

Особую функцию выполняют так называемые «изолирующие» трансформаторы, используемые для изоляции линий нагрузки от входа высокого напряжения.

Поскольку такие преобразователи «играют вспомогательную роль», они очень часто имеют небольшую мощность и относительно небольшие размеры.

В быту, медицине и оборонной промышленности

Преобразователь напряжения 24 / 12В DC-20

Преобразователи напряжения широко используются в быту. Большинство блоков питания используются для зарядки бытовой техники, а также более сложных устройств, таких как:

  • устройства защиты от перенапряжения;
  • инвертор;
  • резервные источники питания и т д.

Эти устройства наиболее востребованы в медицине, в военной сфере, а также в энергетике и науке. В этих отраслях к ним предъявляются особо «жесткие» требования в отношении качества преобразованного напряжения (например, «чистоты» синусоиды).

Преимущества и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

  • возможность управления параметрами выходного сигнала – преобразование его переменного значения в постоянное значение по принципу преобразования частоты;
  • наличие возможности переключения входных и выходных цепей (изменением амплитуды напряжения);
  • допустимость корректировки их номинальных значений под конкретную нагрузку;
  • компактность и простота конструкции бытовых преобразователей, которые часто выполняются в модульном или настенном исполнении;
  • рентабельность (по заявлениям производителей их КПД достигает 90%);
  • простота использования и универсальность;
  • возможность передачи электроэнергии на большие расстояния и обеспечение функционирования особо ответственных производств.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость и невысокую влагостойкость (кроме моделей, разработанных специально для работы в условиях повышенной влажности).

Разновидности преобразователей

Среди всего многообразия существующих типов преобразователей выделяют следующие классы:

  • специальные бытовые приборы;
  • высоковольтное и высокочастотное оборудование;
  • импульсные устройства без трансформаторов и инверторов;
  • преобразователи постоянного напряжения;
  • регулируемые устройства.

К этой категории электронных устройств относятся преобразователи тока в напряжение.

Аппаратура для дома

Рядовой пользователь постоянно сталкивается с подобным типом преобразователей, так как большинство моделей современной техники имеют встроенный блок питания. Источники бесперебойного питания (ИБП) со встроенным аккумулятором относятся к тому же классу.

В некоторых случаях бытовые преобразователи изготавливают по двухконтурной схеме (инвертор.

За счет такого преобразования от источника постоянного тока (например, аккумуляторной) можно получить на выходе переменное напряжение стандартного значения 220 вольт. Особенностью электронных схем является возможность получения на выходе чисто синусоидального сигнала постоянной амплитуды.

Регулируемые устройства

Эти блоки способны измерять значение выходного напряжения и увеличивать его. На практике чаще встречаются устройства, позволяющие плавно изменять небольшое значение выходного потенциала.

Классический случай, когда на входе действует 220 вольт, а на выходе получается постоянное напряжение, регулируемое от 2 до 30 вольт.

Устройства с точной настройкой выходного параметра традиционно используются для тестирования цифровых измерительных приборов и циферблатов в современных исследовательских лабораториях.

Бестрансформаторные приборы

Бестрансформаторные блоки (инверторы) построены по электронному принципу, предполагающему использование отдельного модуля управления. В них в качестве промежуточного звена используется преобразователь частоты, который передает выходной сигнал в удобной для выпрямления форме. В современных образцах инверторной техники часто устанавливают программируемые микроконтроллеры, которые значительно повышают качество управления преобразованием.

Высоковольтные устройства представлены уже описанными станционными трансформаторами, которые увеличивают и уменьшают передаваемое напряжение в нужных соотношениях.

Во время передачи энергии по высоковольтным линиям и последующего преобразования они стремятся минимизировать ее потери в ваттах.

В этот класс также входят устройства, генерирующие сигнал для управления лучом в телевизионной трубке (кинескоп).

Источник – https://strojdvor.ru/elektrosnabzhenie/preobrazovatel-napryazheniya/
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: