Funcția de conversie a energiei electrice în parametrul de tensiune poate fi îndeplinită de diverse dispozitive precum generatoare, încărcătoare și dispozitive transformatoare. Într-o măsură sau alta, toate sunt capabile să schimbe caracteristicile energiei, dar nu întotdeauna utilizarea lor se justifică din punct de vedere al calităților tehnice și ergonomice. Acest lucru se datorează parțial faptului că sarcina de a transforma curentul pentru majoritatea regulatorilor nu este una esențială - în orice caz, dacă vorbim atât de curent continuu, cât și de curent alternativ. Aceste limitări au motivat producătorii de echipamente electrice să dezvolte un convertor de comutare, care se compară favorabil cu dimensiunea compactă și precizia stabilizării tensiunii.
Detecție dispozitiv
Numerele dispozitive de inginerie radio, mijloace de automatizare și comunicare rareori se lipsesc de dispozitive de putere monofazate și trifazate pentru transformarea curentului în intervalele de la unități la sute de volți-amperi. Dispozitivele cu impulsuri sunt folosite pentru sarcini mai restrânse. Un convertor electric de tip impuls este un dispozitiv caretransformă tensiunea în intervale de timp mici cu o durată de ordinul a 1-2 microni/sec. Impulsurile de tensiune au formă dreptunghiulară și se repetă la o frecvență de 500-20.000 Hz.
Convertoarele tradiționale reglabile cu tensiune controlează, de obicei, gradul de rezistență al dispozitivului. Poate fi un tiristor sau un tranzistor prin care curentul curge continuu. Energia lui este cea care face ca dispozitivul de control să se încălzească, din cauza căreia o parte din putere se pierde. În acest context, un convertor de tensiune în impuls pare mai atractiv în ceea ce privește proprietățile sale tehnice și operaționale, deoarece designul său prevede un minim de piese, ceea ce duce la o scădere a interferențelor electrice. Elementul de reglare al convertorului este o cheie care funcționează în diferite moduri - de exemplu, în stare deschisă și închisă. Și în ambele cazuri, cantitatea minimă de energie termică este eliberată în timpul funcționării, ceea ce crește și performanța echipamentului.
Atribuire invertor
Acolo unde este necesară o modificare a parametrilor energiei electrice, transformatoarele de impulsuri sunt utilizate într-una sau alta configurație operațională. La prima etapă a distribuției lor largi, acestea au fost utilizate în principal în tehnologia impulsurilor - de exemplu, în generatoare de triodă, lasere cu gaz, magnetroni și echipamente radio diferențiatoare. În plus, pe măsură ce dispozitivul s-a îmbunătățit, au început să fie utilizați în majoritatea reprezentanților tipici ai echipamentelor electrice. Și nu a fost neapăratechipamente specializate. Din nou, în diferite versiuni, un convertor de impulsuri poate fi prezent în computere și televizoare, în special.
O altă funcție, dar mai puțin cunoscută, a transformatoarelor de acest tip este cea de protecție. În sine, reglarea impulsurilor poate fi considerată o măsură de protecție, dar obiectivele ajustării parametrilor de tensiune sunt inițial diferite. Cu toate acestea, modificările speciale asigură protecția echipamentului împotriva scurtcircuitelor sub sarcină. Acest lucru este valabil mai ales pentru echipamentele care funcționează în modurile de ralanti. Există și dispozitive cu impulsuri care previn supraîncălzirea și creșterea excesivă a tensiunii.
Designul dispozitivului
Convertorul este format din mai multe înfășurări (cel puțin două). Primul și principalul este conectat la rețea, iar al doilea este trimis către dispozitivul țintă. Înfășurările pot fi realizate din aliaje de aluminiu sau cupru, dar în ambele cazuri, de regulă, se folosește o izolație suplimentară cu lac. Firele sunt înfășurate pe o bază izolatoare, care este fixată pe miez - circuitul magnetic. La convertoarele de joasă frecvență, miezurile sunt realizate din oțel de transformare sau dintr-un aliaj magnetic moale, iar la convertoarele de în altă frecvență, acestea se bazează pe ferită.
Circuitul magnetic de joasă frecvență în sine este format din seturi de plăci în formă de W, G sau U. Miezurile de ferită sunt de obicei realizate dintr-o singură bucată - astfel de piese sunt prezente în invertoarele de sudură și transformatoarele de izolare galvanică. Transformatoare de în altă frecvență de putere mică șirenunțați complet la miez, deoarece funcția sa este îndeplinită de mediul aerian. Pentru integrarea în dispozitive electrice, proiectarea circuitului magnetic este asigurată de un cadru. Aceasta este așa-numita unitate convertizor de impulsuri, care este închisă cu un capac de protecție cu marcaje și etichete de avertizare. Dacă în timpul procesului de reparație este necesară pornirea dispozitivului cu capacul scos, această operațiune se realizează printr-un RCD sau un transformator de izolare.
Dacă vorbim despre convertoare care sunt utilizate în inginerie radio și electrică modernă, atunci va exista o diferență semnificativă între acestea și transformatoarele de tensiune clasice. Cea mai vizibilă reducere a dimensiunii și greutății. Dispozitivele cu puls pot cântări mai multe grame și pot funcționa la fel.
Caracteristici ale proceselor operaționale
După cum sa menționat deja, tastele sunt folosite pentru a regla curentul în transformatoarele de impuls, care pot deveni ele însele surse de interferență de în altă frecvență. Acest lucru este tipic pentru stabilizarea modelelor care funcționează în modul de comutare curent.
În momentele comutării, pot apărea scăderi sensibile de curent și tensiune, care creează condiții pentru interferența antifază și în modul comun la intrare și la ieșire. Din acest motiv, un convertor de putere comutată cu funcție de stabilizator prevede utilizarea de filtre care elimină interferențele. Pentru a minimiza factorii electromagnetici nedoriți, comutatorul este comutat în momentele în care comutatorul nu conduce curent.(când este deschis). Această metodă de tratare a interferențelor este folosită și la convertoarele rezonante.
O altă caracteristică a procesului de lucru al dispozitivelor luate în considerare este rezistența diferențială negativă la intrare când tensiunea este stabilizată sub sarcină. Adică, pe măsură ce tensiunea de intrare crește, curentul scade. Acest factor trebuie luat în considerare pentru a asigura stabilitatea convertorului, care este conectat la surse cu o rezistență internă ridicată.
Comparație cu convertorul liniar
Spre deosebire de dispozitivele liniare, adaptoarele de impulsuri prezintă în mod favorabil performanțe mai mari, dimensiuni compacte și posibilitatea de izolație galvanică a circuitelor la intrare și la ieșire. Pentru a oferi funcționalitate suplimentară cu legarea dispozitivelor terțe, nu este necesară utilizarea schemelor complexe de conectare. Dar există și slăbiciuni în convertorul de impulsuri în comparație cu transformatoarele liniare. Acestea includ următoarele dezavantaje:
- În condiția modificării curentului de intrare sau a tensiunii sub sarcină, semnalul de ieșire este instabil.
- Prezența zgomotului de impuls deja menționat pe circuitele de ieșire și de intrare.
- După schimbări bruște ale parametrilor de tensiune și curent, sistemul durează mai mult să se recupereze de la tranzitorii.
- Risc de auto-oscilații care pot afecta performanța echipamentului. Mai mult, fluctuațiile de acest fel sunt asociate nu cu instabilitatea rețelei sursei, ci cuconflicte în cadrul schemei de stabilizare.
Convertor DC/DC
Toate tipurile de dispozitive de impuls ale sistemului DC / DC se caracterizează prin faptul că tastele sunt activate în timpul translației impulsurilor speciale în direcția tranzistorului. În viitor, din cauza tensiunii în creștere, apare o blocare logică a tranzistorilor, în plus, pe fondul reîncărcării condensatorului. Această caracteristică distinge dispozitivul de comutare DC-DC de dispozitivele similare din echipamentele invertoare independente.
De obicei, aceste dispozitive efectuează monitorizarea tensiunii DC sub sarcină în procesul de alimentare cu curent continuu a rețelei. Acest tip de control se realizează prin reglarea tensiunii pe cheia publică. Valorile mici ale curentului fac posibilă fixarea unui nivel ridicat de performanță, la care eficiența poate ajunge la 95%. Setarea performanței de vârf a sistemului este un plus semnificativ al convertoarelor de curent cu impulsuri, cu toate acestea, implementarea circuitului DC-DC nu este posibilă în fiecare proiect. În dispozitiv, rețeaua de contact ar trebui să acționeze inițial ca o sursă - în special, acest principiu este utilizat în baterii și baterii.
Boost Converter
Cu ajutorul acestui transformator se mărește tensiunea de la 12 la 220 V. Se folosește în situațiile în care nu există o sursă cu parametri de putere potriviți, dar este necesar să se asigure alimentarea aparatului de la un standard. reţea. Cu alte cuvinte,trebuie introdus un adaptor de la o sursa cu anumite caracteristici la un consumator cu cerinte diferite de putere. Proiectele schematice ale convertoarelor de tensiune în impulsuri 12-220 V permit conectarea dispozitivelor care funcționează la o frecvență de 50 Hz. Mai mult, puterea echipamentului nu trebuie să depășească puterea nominală maximă a transformatorului. Și chiar dacă parametrii de tensiune se potrivesc, dispozitivul de consum trebuie să aibă protecție împotriva supraîncărcărilor rețelei. Această metodă de corecție a tensiunii are mai multe avantaje:
- Posibilitatea unei sesiuni lungi de lucru la sarcină maximă fără întrerupere.
- Ajustare automată a puterii.
- Eficiența crescută asigură atât stabilitatea modului de funcționare al dispozitivului, cât și fiabilitatea ridicată a funcției circuitului electric.
Convertor de comutare în jos
Când utilizați echipamente de joasă frecvență sau de putere redusă, este destul de natural să fie nevoie să reduceți indicatorul de tensiune. De exemplu, această sarcină este adesea întâlnită la conectarea dispozitivelor de iluminat - de exemplu, iluminarea din spate cu LED-uri. Pentru a coborî convertizorul închide cheia de comutare de reglare, după care acumulează energie „în plus”. O diodă specială din circuit nu permite curent de la sursa de alimentare către consumator. În același timp, în sistemele de auto-inducție, diodele redresoare pot trece impulsuri de tensiune negativă. În funcționarea convertoarelor de impulsuri de 24-12 V, funcția de stabilizare a ieșirii este deosebit de importantă. Atât liniare cât șistabilizatori direct de impuls. Este mai profitabil să folosiți dispozitive de al doilea tip cu modulație de lățime sau frecvență. În primul caz, se va corecta durata impulsurilor de control, iar în al doilea, frecvența apariției acestora. Există și stabilizatori cu control mixt, în care operatorul poate, dacă este necesar, să modifice configurația pentru reglarea impulsurilor în frecvență și durată.
Convertor de lățime a impulsului
În procesul de lucru, se folosește un dispozitiv care acumulează energie ca urmare a transformării. Poate fi inclus în structura de bază sau conectat direct la tensiunea de intrare fără referire la convertor. Într-un fel sau altul, ieșirea va fi un indicator de tensiune medie, determinat de valoarea tensiunii de intrare și de ciclul de lucru al impulsurilor de la cheia de comutare. Amplificatorul operațional are un calculator special care evaluează parametrii semnalelor de intrare și de ieșire, înregistrând diferența dintre ei. Dacă tensiunea de ieșire este mai mică decât tensiunea de referință, atunci un modulator este conectat la reglare, ceea ce crește durata stării deschise a cheii de comutare în raport cu timpul generatorului de ceas. Pe măsură ce tensiunea de intrare se modifică, convertorul de comutare ajustează circuitul de control al cheii astfel încât diferența dintre tensiunea de ieșire și cea de referință să fie minimizată.
Concluzie
În forma sa pură, fără a conecta dispozitive auxiliareprecum redresoarele și stabilizatoarele, funcțiile convertorului sunt semnificativ reduse, deși eficiența rămâne la un nivel ridicat. Dispozitivele de transformare care rareori se lipsesc de echipamente suplimentare includ regulatoare în rețelele AC. Cel puțin în acest caz, va trebui să instalați un filtru de netezire și un redresor la intrare. Dimpotrivă, convertoarele de impulsuri ale curenților electrici continui atât la intrare, cât și la ieșire își pot susține în mod autonom funcția principală. Dar chiar și în astfel de sisteme, este important ca dispozitivul să poată îndeplini sarcina de stabilizare a tensiunii. De asemenea, nu uitați de posibilele interferențe cu utilizarea activă a comutatoarelor din sistemul stabilizator. În astfel de aplicații fără împământare, se recomandă conectarea unui filtru de zgomot la blocul convertor.
