Jebkurš sprieguma pārveidotājs ir elektriska vai elektroniska ierīce, kas spēj mainīt savu vērtību par nepieciešamo vērtību. Šī ierīce ir īpaši pieprasīta situācijās, kad ir nepieciešams tīklam savienot slodzi ar dažādu sprieguma pakāpi. Turklāt viņi var ne tikai pazemināt šī parametra vērtību, bet arī to palielināt.
Darbības princips
Galvenā prasība, kas nosaka sprieguma pārveidotāju darbības principu, ir spēja ar minimāliem zaudējumiem nodot lietderīgo jaudu izejai (lai nodrošinātu maksimālu efektivitāti). Šim nolūkam viņi bieži izmanto moduļus, kas ir ekonomiski izdevīgi zaudējumu ziņā, piemēram, elektroniskos invertorus. Elektriskā sprieguma pārveidotājs, kas izgatavots saskaņā ar transformatora ķēdi, ir visērtākais, ņemot vērā darbības principu. Tās darbības būtība ir šāda:
- ierīces ieejā potenciāls rodas no maiņstrāvas ģeneratora vai līdzīga strāvas avota;
- no transformatora izejas (no tā sekundārā tinuma) tiek noņemts līdzīgas formas signāls;
- ja nepieciešams, mainīgo izejas spriegumu vispirms koriģē ar īpašu diodes bloku un pēc tam stabilizē.
No šādas shēmas ir ļoti grūti sasniegt vēlamo efektivitāti, jo transformatora tinumos tiek zaudēta daļa pārvadītās jaudas (termiskās izkliedes dēļ).
Lai iegūtu augstu ierīces efektivitāti, transformatora izejā tiek uzstādītas atslēgu shēmas, kas darbojas ekonomiskā režīmā. Kad viņi strādā, balstoties uz tranzistoru ātrdarbīgu pārslēgšanu no slēgta uz atvērtu, tinumu zudumi tinumos tiek ievērojami samazināti.
Sprieguma pārveidotājos, kas paredzēti darbam ar augstsprieguma enerģijas avotiem, tradicionāli tiek izmantots pašinducēšanas fenomens. Tas tiek realizēts izejas ferīta serdēs ar asu strāvas pārtraukumu primārajā tinumā. Visi šie paši tranzistori tiek izmantoti kā šāds smalcinātājs, un pēc tam tiek izlīdzināts impulsa spriegums, kas saņemts pie izejas. Šādas shēmas ļauj iegūt lielus potenciālus vairāku desmitu kV diapazonā. Tos izmanto jau novecojušu katodstaru lampu strāvas ķēdēs, kā arī televīzijas attēlu lampās. Šajā gadījumā ir iespējams iegūt labu efektivitāti (līdz 80%).
Lietošanas jomas
Daudzzonu sprieguma pārveidotāju klāsts ir ļoti plašs. Parasti tos izmanto šādiem mērķiem:
- elektriskās sadales un pārvades lineārajās ierīcēs;
- tādu kritisku tehnoloģisko operāciju veikšanai kā metināšana, termiskā apstrāde un tamlīdzīgi;
- ja nepieciešams, slodzes ķēžu barošana dažādās tehnoloģijas jomās.
Pirmajā gadījumā elektrostacijās radīto EML palielina ar šo ierīču palīdzību no 6–24 kV līdz 110–220 kV - šādā formā ir vieglāk “destilēt” vadus lielos attālumos. Apgabala apakšstacijās citas transformatoru ierīces jau nodrošina tā samazināšanu, vispirms līdz 10 (6,3) kV, pēc tam līdz parastajam 380 voltiem.
Apkalpojot procesa aprīkojumu, sprieguma pārveidotājus izmanto kā elektrotermiskās instalācijas vai metināšanas transformatorus.
Rūpniecībā
Visplašākā pielietojuma joma ir nodrošināt augstas kvalitātes uzturu šādiem patērētāju rūpnieciskajiem dizainparaugiem:
- iekārtas, kas darbojas automātiskās vadības un vadības līnijās;
- telekomunikāciju un sakaru ierīces;
- plašs elektrisko mērīšanas instrumentu klāsts;
- īpašas radio un televīzijas iekārtas un tamlīdzīgas ierīces.
Īpašu funkciju veic tā sauktie "izolācijas" transformatori, kurus izmanto, lai atdalītu kravas līnijas no augstsprieguma ieejas.
Tā kā šādiem pārveidotājiem ir "palīgfunkcija", parasti tiem ir maza jauda un salīdzinoši mazs izmērs.
Ikdienā medicīna un aizsardzības nozare
Sprieguma pārveidotāji tiek plaši izmantoti ikdienas dzīvē. Balstoties uz tiem, vairums PSU izmantoja sadzīves tehnikas, kā arī sarežģītāku ierīču, piemēram:
- Pārsprieguma aizsargi;
- invertori;
- lieki barošanas avoti utt.
Šīs ierīces ir visvairāk pieprasītas medicīnā, militārajā jomā, kā arī enerģētikā un zinātnē. Šajās nozarēs tās ir īpaši "stingras" prasības attiecībā uz pārveidotā sprieguma kvalitāti (piemēram, sinusoīda "tīrību").
Priekšrocības un trūkumi
Sprieguma pārveidotāju priekšrocības ietver:
- spēja kontrolēt izejas signāla parametrus - pārveidojot tā mainīgo pastāvīgā vērtībā, izmantojot frekvences pārveidošanas principu;
- ieejas un izejas ķēžu pārslēgšanas iespējas pieejamība (sprieguma amplitūdas izmaiņas);
- to nominālo vērtību pielāgošanas pieļaujamība konkrētai slodzei;
- mājsaimniecības pārveidotāju dizaina kompaktums un vienkāršība, kas bieži tiek izgatavoti moduļu vai sienas konstrukcijā;
- rentabilitāte (pēc ražotāju domām, to efektivitāte sasniedz 90%);
- lietošanas vienkāršība un daudzpusība;
- spēja pārvadīt elektrību lielos attālumos un nodrošināt kritisko nozaru darbību.
Trūkumi ietver augstās izmaksas un zemu mitruma izturību (izņemot modeļus, kas īpaši paredzēti izmantošanai augstā mitrumā).
Pārveidotāju šķirnes
Starp visu veidu pārveidotājiem izceļas šādas klases:
- īpašas ierīces mājām;
- augstsprieguma un augstfrekvences iekārtas;
- transformatoru un invertora impulsu ierīces;
- DC / DC pārveidotāji;
- regulējamas ierīces.
Šajā elektronisko ierīču kategorijā ietilpst strāvas un sprieguma pārveidotāji.
Sadzīves tehnika
Parasts lietotājs pastāvīgi saskaras ar šāda veida pārveidotāju ierīcēm, jo lielākajai daļai mūsdienu tehnoloģiju modeļu ir iebūvēts barošanas avots. Tajā pašā klasē ietilpst nepārtrauktās barošanas avoti (UPS) ar iebūvētu akumulatoru.
Dažos gadījumos mājsaimniecības pārveidotāji tiek veikti saskaņā ar dubultā gredzena (invertora) ķēdi.
Sakarā ar šo pārveidi no līdzstrāvas avota (piemēram, akumulatora), izejā ir iespējams iegūt maiņstrāvu ar standarta vērtību 220 volti. Elektronisko shēmu iezīme ir spēja izejā iegūt tīri sinusoidālu signālu ar nemainīgu amplitūdu.
Pielāgojamas ierīces
Šīs vienības spēj novērtēt izejas spriegumu un to palielināt. Praksē ierīces ir biežāk sastopamas, kas ļauj vienmērīgi mainīt izejas potenciāla zemāko vērtību.
Klasiskais gadījums ir tad, kad 220 volti iedarbojas uz ieeju, un izejā tiek iegūts regulējams pastāvīgs spriegums no 2 līdz 30 voltiem.
Mērinstrumentu un digitālo mērinstrumentu pārbaudei mūsdienu pētniecības laboratorijās tradicionāli tiek izmantoti instrumenti ar precīzu izejas parametru pielāgošanu.
Transformerless ierīces
Transformatoru (invertoru) bloki ir veidoti pēc elektroniska principa, izmantojot atsevišķu vadības moduli.Kā starpposmu viņi izmanto frekvences pārveidotāju, kas izejas signālu noved formā, kas ir ērta labošanai. Mūsdienu invertora aprīkojuma paraugos bieži tiek uzstādīti programmējami mikrokontrolleri, kas ievērojami uzlabo pārveidošanas vadības kvalitāti.
Augstsprieguma ierīces attēlo jau aprakstītie staciju transformatori, kas nepieciešamajās proporcijās palielina un samazina pārraidīto spriegumu.
Pārnesot enerģiju pa augstsprieguma līnijām un sekojošu pārveidošanu, viņi cenšas līdz minimumam samazināt tās zudumus vatos.
Tajā pašā klasē ietilpst ierīces, kas veido signālu staru kontrolei televīzijas caurulē (kineskopā).
