Elke spanningsomvormer is een elektrisch of elektronisch apparaat dat de waarde met de vereiste waarde kan wijzigen. Dit apparaat is vooral gewild in situaties waarin het nodig is om een belasting met verschillende spanningswaarden op het netwerk aan te sluiten. Bovendien kunnen ze niet alleen de waarde van deze parameter verlagen, maar ook verhogen.
Werkingsprincipe
De belangrijkste vereiste die het werkingsprincipe van spanningsomvormers bepaalt, is de mogelijkheid om nuttig vermogen met minimale verliezen naar de uitgang over te dragen (om een maximale efficiëntie te garanderen). Hiervoor gebruiken ze vaak modules die economisch zijn in termen van verliezen, bijvoorbeeld elektronische omvormers. Een elektrische spanningsomvormer gebouwd volgens een transformatorcircuit is het handigst om het werkingsprincipe te beschouwen. De essentie van zijn werking is als volgt:
- aan de ingang van het apparaat komt het potentieel van een wisselspanningsgenerator of een vergelijkbare stroombron;
- een signaal met een soortgelijke vorm wordt verwijderd uit de uitgang van de transformator (uit de secundaire wikkeling);
- indien nodig wordt de wisselende uitgangsspanning eerst door een speciaal diodeblok gelijkgericht en vervolgens gestabiliseerd.
Het is erg moeilijk om de gewenste efficiëntie te bereiken met een dergelijk circuit, omdat een deel van het overgedragen vermogen verloren gaat in de transformatorwikkelingen (als gevolg van thermische dissipatie).
Om een hoge efficiëntie van het apparaat te verkrijgen, zijn sleutelschema's die in een economische modus werken aan de uitgang van de transformator geïnstalleerd. Wanneer ze werken, op basis van het snel schakelen van transistors van gesloten naar open, worden vermogensverliezen in de wikkelingen aanzienlijk verminderd.
Bij spanningsomvormers die zijn ontworpen om te werken met hoogspanningsbronnen, wordt traditioneel het fenomeen zelfinductie gebruikt. Het wordt geïmplementeerd in ferrietkernen met een scherpe stroomonderbreking in de primaire wikkeling. Alle dezelfde transistors worden gebruikt als een dergelijke chopper en de aan de uitgang ontvangen pulsspanning wordt vervolgens gecorrigeerd. Dergelijke schema's maken het mogelijk om hoge potentialen te verkrijgen in de orde van enkele tientallen kV. Ze worden gebruikt in stroomkringen van reeds verouderde kathodestraalbuizen, evenals in televisiebeeldbuizen. In dit geval is het mogelijk om een goede efficiëntie te behalen (tot 80%).
Toepassingsgebieden
De reikwijdte van multi-zone spanningsomvormers is zeer uitgebreid. Ze worden traditioneel gebruikt voor de volgende doeleinden:
- in lineaire apparaten voor de distributie en transmissie van elektriciteit;
- voor het uitvoeren van kritische technologische bewerkingen zoals lassen, warmtebehandeling en dergelijke;
- indien nodig voeding van belastingscircuits op verschillende technologiegebieden.
In het eerste geval wordt de EMF die wordt opgewekt in energiecentrales verhoogd met behulp van deze apparaten van 6-24 kV tot 110-220 kV - in deze vorm is het gemakkelijker om de draden over lange afstanden te "distilleren". Op districtstations bieden andere transformatorapparaten al de reductie, eerst tot 10 (6,3) kV en vervolgens tot de gebruikelijke 380 volt.
Bij het onderhoud van technologische apparatuur worden spanningsomvormers gebruikt als elektrothermische installaties of lastransformatoren.
In industrie
Het meest uitgebreide toepassingsgebied is het leveren van hoogwaardige voeding aan de volgende industriële ontwerpen van consumenten:
- apparatuur die werkt in automatische besturings- en besturingslijnen;
- telecommunicatie- en communicatieapparaten;
- een breed scala aan elektrische meetinstrumenten;
- speciale radio- en televisieapparatuur en dergelijke.
Een speciale functie wordt uitgevoerd door de zogenaamde "isolatie" -transformatoren die worden gebruikt om de belastingslijnen los te koppelen van de hoogspanningsingang.
Aangezien dergelijke converters "een ondersteunende rol spelen", hebben ze meestal een klein vermogen en een relatief kleine omvang.
In het dagelijks leven, de geneeskunde en de defensie-industrie
Spanningsomvormers worden veel gebruikt in het dagelijks leven. Op basis hiervan werden de meeste PSU's gebruikt om huishoudelijke apparaten op te laden, evenals complexere apparaten zoals:
- Overspanningsbeveiligers;
- omvormers;
- redundante voedingen etc.
Deze apparaten zijn het meest gevraagd in de geneeskunde, op militair gebied, maar ook in energie en wetenschap. In deze sectoren zijn het bijzonder "strenge" eisen met betrekking tot de kwaliteit van de omgezette spanning ("zuiverheid" van de sinus bijvoorbeeld).
Voor-en nadelen
De voordelen van spanningsomvormers zijn onder meer:
- de mogelijkheid om de parameters van het uitgangssignaal te regelen - de variabele in een constante waarde veranderen met behulp van het principe van frequentieomzetting;
- beschikbaarheid van de mogelijkheid om in- en uitgangscircuits te schakelen (variatie in spanningsamplitude);
- de toelaatbaarheid van het aanpassen van hun nominale waarden aan een specifieke belasting;
- compactheid en eenvoud van ontwerp van huishoudelijke converters, die vaak zijn gemaakt in een modulair of aan de muur gemonteerd ontwerp;
- winstgevendheid (volgens de fabrikanten bereikt hun efficiëntie 90%);
- gebruiksgemak en veelzijdigheid;
- de mogelijkheid om elektriciteit over lange afstanden door te geven en de werking van kritieke industrieën te waarborgen.
De nadelen zijn onder meer hoge kosten en lage vochtbestendigheid (met uitzondering van modellen die speciaal zijn ontworpen voor gebruik bij hoge luchtvochtigheid).
Soorten converters
Van de hele reeks bestaande soorten converters vallen de volgende klassen op:
- speciale apparaten voor thuis;
- hoogspannings- en hoogfrequente apparatuur;
- transformatorloze en inverter-pulsapparaten;
- DC / DC-omzetters;
- verstelbare apparaten.
Tot deze categorie elektronische apparaten behoren stroom- naar spanningsomzetters.
Huishoudelijke apparaten
Een gewone gebruiker wordt constant geconfronteerd met dit type converterapparaten, aangezien de meeste modellen van moderne technologie een ingebouwde voeding hebben. Dezelfde klasse omvat ononderbroken voedingen (UPS) met ingebouwde batterij.
In sommige gevallen worden huishoudelijke omvormers uitgevoerd volgens een dubbelring (inverter) circuit.
Door deze conversie van een gelijkstroombron (batterij bijvoorbeeld) is het mogelijk om aan de uitgang een wisselspanning van een standaardwaarde van 220 volt te verkrijgen. Een kenmerk van elektronische schakelingen is de mogelijkheid om een puur sinusvormig signaal met constante amplitude aan de uitgang te verkrijgen.
Verstelbare apparaten
Deze eenheden kunnen de uitgangsspanning waarderen en verhogen. In de praktijk komen apparaten vaker voor waarmee u de lagere waarde van het uitgangspotentieel soepel kunt wijzigen.
Het klassieke geval is wanneer 220 volt op de ingang inwerkt en een instelbare constante spanning van 2 tot 30 volt aan de uitgang wordt verkregen.
Instrumenten met een fijnafstelling van de uitgangsparameter worden traditioneel gebruikt om wijzerplaten en digitale meetinstrumenten te testen in moderne onderzoekslaboratoria.
Transformatorloze apparaten
Transformatorloze (inverter) units zijn gebouwd op een elektronisch principe, waarbij gebruik wordt gemaakt van een aparte regelmodule.Ze gebruiken een frequentieomvormer als tussenverbinding, die het uitgangssignaal naar een voor rectificatie geschikte vorm leidt. In moderne voorbeelden van inverterapparatuur worden vaak programmeerbare microcontrollers geïnstalleerd die de kwaliteit van de conversiecontrole aanzienlijk verbeteren.
Hoogspanningsapparaten worden vertegenwoordigd door reeds beschreven stationstransformatoren, die de uitgezonden spanning in de vereiste verhoudingen verhogen en verlagen.
Bij het overdragen van energie door hoogspanningslijnen en daaropvolgende transformatie, proberen ze het verlies in watt tot een minimum te beperken.
Dezelfde klasse omvat apparaten die een signaal vormen voor het regelen van de straal in een televisieslang (kinescoop).
