Cualquier convertidor de voltaje es un dispositivo eléctrico o electrónico capaz de cambiar su valor por el valor requerido. Este dispositivo es especialmente solicitado en situaciones en las que es necesario conectar una carga con diferentes clasificaciones de voltaje a la red. Además, no solo pueden reducir el valor de este parámetro, sino también aumentarlo.
Principio de funcionamiento
El requisito principal que determina el principio de funcionamiento de los convertidores de voltaje es la capacidad de transferir potencia útil a la salida con pérdidas mínimas (para garantizar la máxima eficiencia). Para esto, a menudo utilizan módulos que son económicos en términos de pérdidas, por ejemplo, inversores electrónicos. Un convertidor de voltaje eléctrico construido de acuerdo con un circuito transformador es el más conveniente para considerar el principio de operación. La esencia de su funcionamiento es la siguiente:
- en la entrada del dispositivo, el potencial proviene de un generador de voltaje alterno o una fuente de corriente similar;
- una señal de forma similar se elimina de la salida del transformador (de su devanado secundario);
- si es necesario, la tensión de salida alterna se rectifica primero mediante un bloque de diodos especial y luego se estabiliza.
Es muy difícil lograr la eficiencia deseada de dicho circuito, ya que parte de la potencia transmitida se pierde en los devanados del transformador (debido a la disipación térmica).
Para obtener una alta eficiencia del dispositivo, se instalan esquemas clave que funcionan en un modo económico en la salida del transformador. Cuando funcionan, en función del cambio de alta velocidad de los transistores de cerrado a abierto, las pérdidas de potencia en los devanados se reducen significativamente.
En los convertidores de voltaje diseñados para trabajar con fuentes de energía de alto voltaje, el fenómeno de la autoinducción se usa tradicionalmente. Se implementa en núcleos de ferrita de salida con una interrupción brusca de la corriente en el devanado primario. Se utilizan los mismos transistores como tal chopper, y el voltaje del pulso recibido en la salida se rectifica. Dichos esquemas permiten obtener altos potenciales del orden de varias decenas de kV. Se utilizan en circuitos de alimentación de tubos de rayos catódicos ya obsoletos, así como en tubos de imagen de televisión. En este caso, es posible obtener una buena eficiencia (hasta 80%).
Areas de uso
El alcance de los convertidores de voltaje multizona es muy extenso. Se usan tradicionalmente para los siguientes propósitos:
- en dispositivos lineales para la distribución y transmisión de electricidad;
- para llevar a cabo operaciones tecnológicas críticas tales como soldadura, tratamiento térmico y similares;
- si es necesario, alimentación de circuitos de carga en diversos campos de la tecnología.
En el primer caso, la EMF generada en las centrales eléctricas aumenta con la ayuda de estos dispositivos de 6-24 kV a 110-220 kV, de esta forma es más fácil "destilar" los cables a largas distancias. En las subestaciones de distrito, otros dispositivos transformadores ya proporcionan su reducción, primero a 10 (6,3) kV, y luego a los 380 voltios habituales.
Al dar servicio al equipo de proceso, los convertidores de voltaje se utilizan como instalaciones electrotérmicas o transformadores de soldadura.
En la industria
El área de aplicación más extensa es proporcionar nutrición de alta calidad a los siguientes diseños industriales de consumidores:
- equipos que funcionan en líneas de control y control automáticos;
- dispositivos de telecomunicaciones y comunicación;
- una amplia gama de instrumentos de medida eléctricos;
- equipos especiales de radio y televisión y similares.
Los transformadores llamados "aislamiento" realizan una función especial para desacoplar las líneas de carga de la entrada de alto voltaje.
Como estos convertidores "desempeñan un papel auxiliar", la mayoría de las veces tienen una potencia pequeña y un tamaño relativamente pequeño.
En la vida cotidiana, la medicina y la industria de defensa.
Los convertidores de voltaje son ampliamente utilizados en la vida cotidiana. Según ellos, la mayoría de las unidades de suministro de energía se utilizan para cargar electrodomésticos, así como dispositivos más complejos como:
- Protectores contra sobretensiones;
- inversores
- fuentes de alimentación redundantes, etc.
Estos dispositivos tienen mayor demanda en medicina, esfera militar, así como en energía y ciencia. En estas industrias, son requisitos particularmente "duros" con respecto a la calidad del voltaje convertido ("pureza" de la sinusoide, por ejemplo).
Ventajas y desventajas
Las ventajas de los convertidores de voltaje incluyen:
- la capacidad de controlar los parámetros de la señal de salida, convirtiendo su variable en un valor constante utilizando el principio de conversión de frecuencia;
- disponibilidad de la opción de conmutar circuitos de entrada y salida (variación en la amplitud de voltaje);
- la permisibilidad de ajustar sus valores nominales a una carga específica;
- compacidad y simplicidad de diseño de convertidores domésticos, que a menudo se hacen en un diseño modular o montado en la pared;
- rentabilidad (según los fabricantes, su eficiencia alcanza el 90%);
- facilidad de uso y versatilidad;
- la capacidad de transmitir electricidad a largas distancias y garantizar el funcionamiento de industrias críticas.
Las desventajas incluyen un alto costo y una baja resistencia a la humedad (con la excepción de los modelos diseñados específicamente para su uso en alta humedad).
Variedades de convertidores
Entre toda la variedad de tipos de convertidores existentes, se destacan las siguientes clases:
- dispositivos especiales para el hogar;
- equipos de alta tensión y alta frecuencia;
- dispositivos de pulso sin transformador e inversor;
- Convertidores DC / DC;
- dispositivos ajustables
Para esta categoría de dispositivos electrónicos se incluyen convertidores de corriente a voltaje.
Electrodomésticos
Un usuario común se enfrenta constantemente a este tipo de dispositivos convertidores, ya que la mayoría de los modelos de tecnología moderna tienen una fuente de alimentación incorporada. La misma clase incluye fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS) con batería incorporada.
En algunos casos, los convertidores domésticos se realizan de acuerdo con un circuito de doble anillo (inversor).
Debido a esta conversión de una fuente de corriente continua (batería, por ejemplo), es posible obtener un voltaje alterno de un valor estándar de 220 voltios en la salida. Una característica de los circuitos electrónicos es la capacidad de obtener una señal puramente sinusoidal de amplitud constante en la salida.
Dispositivos ajustables
Estas unidades pueden valorar el voltaje de salida y aumentarlo. En la práctica, los dispositivos son más comunes que le permiten cambiar suavemente el valor más bajo del potencial de salida.
El caso clásico es cuando actúan 220 voltios en la entrada y se obtiene un voltaje constante ajustable de 2 a 30 voltios en la salida.
Los instrumentos con ajuste fino del parámetro de salida se utilizan tradicionalmente para probar instrumentos de medición digitales y de dial en laboratorios de investigación modernos.
Dispositivos sin transformador
Las unidades sin transformador (inversor) se basan en un principio electrónico, que implica el uso de un módulo de control separado.Utilizan un convertidor de frecuencia como enlace intermedio, que conduce la señal de salida a una forma conveniente para la rectificación. En las muestras modernas de equipos inversores, a menudo se instalan microcontroladores programables que mejoran significativamente la calidad del control de conversión.
Los dispositivos de alto voltaje están representados por transformadores de estación ya descritos, que aumentan y disminuyen el voltaje transmitido en las proporciones requeridas.
Cuando transfieren energía a través de líneas de alta tensión y su posterior transformación, buscan minimizar al mínimo sus pérdidas en vatios.
La misma clase incluye dispositivos que forman una señal para controlar el haz en un tubo de televisión (kinescopio).
