Bilo koji pretvarač napona je električni ili elektronički uređaj koji može mijenjati vrijednost prema potrebnoj vrijednosti. Ovaj je uređaj posebno potreban u situacijama kada je potrebno na mrežu spojiti opterećenje s različitim naponima. Štoviše, oni mogu ne samo smanjiti vrijednost ovog parametra, već ga i povećati.
Princip rada
Glavni zahtjev koji određuje princip rada pretvarača napona je mogućnost prijenosa korisne snage na izlaz s minimalnim gubicima (kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost). Za to često koriste module koji su ekonomični u pogledu gubitaka, na primjer, elektroničke pretvarače. Električni pretvarač napona izrađen prema transformatorskom krugu najprikladniji je za razmatranje načela rada. Suština njegovog funkcioniranja je sljedeća:
- na ulazu uređaja potencijal dolazi iz alternativnog generatora napona ili sličnog izvora struje;
- signal sličnog oblika uklanja se s izlaza transformatora (iz sekundarnog namota);
- ako je potrebno, izmjenični izlazni napon prvo se ispravlja posebnim blokom diode, a zatim se stabilizira.
Iz takvog je kruga vrlo teško postići željenu učinkovitost, jer se dio prenesene snage gubi u namotima transformatora (zbog toplinske disipacije).
Da bi se postigla visoka učinkovitost uređaja, na izlazu transformatora instaliraju se ključne sheme koje rade u ekonomičnom načinu rada. Kada oni rade, na temelju velike brzine prebacivanja tranzistora iz zatvorenog u otvoreni, gubici energije u namotima znatno se smanjuju.
U pretvaračima napona dizajniranim za rad s visokonaponskim izvorima napajanja tradicionalno se koristi fenomen samoindukcije. Provodi se u izlaznim feritnim jezgrama s oštrim prekidom struje u primarnom namotu. Kao takav sjeckalice koriste se isti tranzistori, a napon impulsa primljen na izlazu tada se ispravlja. Takve sheme omogućuju dobivanje visokih potencijala veličine nekoliko desetaka kV. Koriste se u strujnim krugovima već zastarjelih katodnih cijevi, kao i u cijevima za televizijsku sliku. U ovom je slučaju moguće postići dobru učinkovitost (do 80%).
Područja uporabe
Opseg više zonaskih pretvarača napona je vrlo opsežan. Tradicionalno se koriste za sljedeće svrhe:
- u linearnim uređajima za distribuciju i prijenos električne energije;
- za izvođenje tako kritičnih tehnoloških operacija kao što su zavarivanje, toplinska obrada i slično;
- ako je potrebno, napajanje krugova opterećenja u različitim područjima tehnologije.
U prvom se slučaju EMF generiran u elektranama povećava pomoću ovih uređaja s 6-24 kV na 110-220 kV - u tom je obliku lakše "destilirati" žice na velikim udaljenostima. Na daljinskim podstanicama, drugi transformatorski uređaji već osiguravaju njegovo smanjenje, prvo na 10 (6,3) kV, a potom na uobičajenih 380 Volta.
Prilikom servisiranja procesne opreme, pretvarači napona koriste se kao elektrotermalne instalacije ili zavarivački transformatori.
U industriji
Najopsežnije područje primjene je osigurati visokokvalitetnu prehranu sljedećim industrijskim dizajnom potrošača:
- oprema koja radi u automatskim upravljačkim i upravljačkim linijama;
- telekomunikacijski i komunikacijski uređaji;
- širok spektar električnih mjernih instrumenata;
- posebna radio i televizijska oprema i slično.
Posebnu funkciju izvode takozvani „izolacijski“ transformatori, koji se koriste za odvajanje vodova opterećenja od ulaza visokog napona.
Budući da takvi pretvarači "igraju pomoćnu ulogu", najčešće imaju malu snagu i relativno malu veličinu.
U svakodnevnom životu medicina i obrambena industrija
Pretvarači napona široko se koriste u svakodnevnom životu. Na temelju njih većina PSU-a koja se koristi za punjenje kućanskih uređaja, kao i složeniji uređaji poput:
- Štitnici od prenapona;
- izmjenjivači;
- suvišna napajanja itd.
Ovi su uređaji najviše potraženi u medicini, vojnoj sferi, kao i u energetici i znanosti. U tim industrijama posebno su "teški" zahtjevi koji se odnose na kvalitetu pretvorenog napona (na primjer "čistoća" sinusoida).
Prednosti i nedostatci
Prednosti pretvarača napona uključuju:
- sposobnost upravljanja parametrima izlaznog signala - pretvaranje njegove varijable u konstantnu vrijednost koristeći princip pretvaranja frekvencije;
- dostupnost opcije za prebacivanje ulaznih i izlaznih krugova (promjena amplitude napona);
- dopuštenost prilagođavanja njihovih nominalnih vrijednosti određenom opterećenju;
- kompaktnost i jednostavnost dizajna kućnih pretvarača, koji se često izrađuju u modularnom ili zidnom izvedbi;
- profitabilnost (prema proizvođačima njihova učinkovitost doseže 90%);
- jednostavnost uporabe i svestranost;
- mogućnost prijenosa električne energije na velike udaljenosti i osiguranje rada kritičnih industrija.
Nedostaci uključuju visoku cijenu i nisku otpornost na vlagu (s izuzetkom modela dizajniranih posebno za uporabu pri visokoj vlažnosti).
Sorte pretvarača
Među cijelom raznovrsnošću postojećih vrsta pretvarača ističu se sljedeće klase:
- posebni uređaji za dom;
- visokonaponska i visokofrekventna oprema;
- uređaji bez transformatora i pretvarača s pretvaračem;
- DC / DC pretvarači;
- podesivi uređaji.
U ovu kategoriju elektroničkih uređaja spadaju pretvarači struje u napon.
Kućanskih aparata
Obični korisnik stalno se suočava s ovom vrstom pretvarača jer većina modela suvremene tehnologije ima ugrađeno napajanje. Ista klasa uključuje neprekidno napajanje (UPS) s ugrađenom baterijom.
U nekim se slučajevima kućni pretvarači izvode prema krugu dvostrukog prstena (pretvarača).
Ovim pretvaranjem iz izvora istosmjerne struje (na primjer, baterija) moguće je dobiti naizmjenični napon standardne vrijednosti 220 volti na izlazu. Značajka elektroničkih sklopova je mogućnost dobivanja čisto sinusoidnog signala konstantne amplitude na izlazu.
Podesivi uređaji
Te jedinice su u stanju da vrednuju izlazni napon i povećaju ga. U praksi su uređaji češći koji vam omogućuju glatku promjenu niže vrijednosti izlaznog potencijala.
Klasičan slučaj je kada na ulazu djeluje 220 volti, a na izlazu se postiže podesivi konstantni napon od 2 do 30 V.
Instrumenti s finom prilagodbom izlaznog parametra tradicionalno se koriste za ispitivanje brojčanika i digitalnih mjernih instrumenata u modernim istraživačkim laboratorijima.
Uređaji bez transformatora
Transformerske (pretvaračke) jedinice izrađene su prema elektroničkom principu, što uključuje uporabu zasebnog upravljačkog modula.Oni koriste pretvarač frekvencije kao intermedijarnu vezu, što izlazni signal dovodi u prikladan oblik za ispravljanje. U modernim uzorcima pretvaračke opreme često se instaliraju programibilni mikrokontroleri koji značajno poboljšavaju kvalitetu kontrole pretvorbe.
Visokonaponski uređaji predstavljeni su već opisanim staničnim transformatorima, koji povećavaju i smanjuju odašiljani napon u potrebnim omjerima.
Prilikom prijenosa energije visokonaponskim vodovima i naknadne transformacije, nastoje se njeni gubici u vatovima svesti na minimum.
U istu klasu spadaju uređaji koji tvore signal za upravljanje snopom u televizijskoj cijevi (kinekop).
