A feszültség paraméterben az elektromosság átalakításának funkcióját különféle eszközök, például generátorok, töltők és transzformátorok hajthatják végre. Ilyen vagy olyan mértékben mindegyik képes megváltoztatni az energia jellemzőit, de használatuk nem mindig indokolja a műszaki és ergonómiai tulajdonságokat. Ez részben annak tudható be, hogy a legtöbb szabályozó számára az áramátalakítás nem kulcsfontosságú feladat - mindenesetre, ha egyen- és váltóáramról is beszélünk. Ezek a korlátok késztették az elektromos berendezések gyártóit arra, hogy olyan kapcsolókonvertert fejlesszenek ki, amely kompakt méretéhez és feszültségstabilizációs pontosságához képest kedvező.
Eszközérzékelés
Számos rádiótechnikai eszköz, automatizálási és kommunikációs eszköz ritkán nélkülözi az egyfázisú és háromfázisú áramátalakító eszközöket az egységektől a több száz voltamperig terjedő tartományban. Az impulzusos eszközöket szűkebb feladatokra használják. Az impulzus típusú elektromos átalakító olyan eszköz, amelyA feszültséget kis időintervallumokban alakítja át, 1-2 mikron/s nagyságrendű időtartammal. A feszültségimpulzusok téglalap alakúak, és 500-20 000 Hz-es frekvencián ismétlődnek.
A hagyományos, állítható feszültségű konverterek általában szabályozzák az eszköz ellenállását. Ez lehet tirisztor vagy tranzisztor, amelyen az áram folyamatosan folyik. Az ő energiája okozza a vezérlőkészülék felmelegedését, ami miatt a teljesítmény egy része elveszik. Ennek fényében az impulzusfeszültség-átalakító vonzóbbnak tűnik műszaki és működési tulajdonságait tekintve, mivel kialakítása minimális alkatrészt tartalmaz, ami az elektromos interferencia csökkenéséhez vezet. Az átalakító beállító eleme egy kulcs, amely különböző üzemmódokban működik - például nyitott és zárt állapotban. És mindkét esetben a minimális hőenergia szabadul fel működés közben, ami szintén növeli a berendezés teljesítményét.
Inverter hozzárendelés
Ahol szükség van a villamos energia paramétereinek megváltoztatására, az impulzustranszformátorokat ilyen vagy olyan üzemi konfigurációban használják. Széleskörű elterjedésük első szakaszában főként impulzustechnikában használták - például triódagenerátorokban, gázlézerekben, magnetronokban és differenciáló rádióberendezésekben. Továbbá, ahogy az eszköz javult, elkezdték használni az elektromos berendezések legtöbb tipikus képviselőjében. És nem feltétlenül volt azspeciális felszerelés. Különböző változatokban az impulzusátalakító különösen a számítógépekben és a TV-kben lehet jelen.
Az ilyen típusú transzformátorok másik, de kevésbé ismert funkciója a védő. Önmagában az impulzusszabályozás védelmi intézkedésnek tekinthető, de a feszültségparaméterek beállításának céljai kezdetben eltérőek. Ennek ellenére a speciális módosítások védelmet nyújtanak a berendezés terhelés alatti rövidzárlat ellen. Ez különösen igaz az alapjárati üzemmódban működő berendezésekre. Vannak impulzusos eszközök is, amelyek megakadályozzák a túlmelegedést és a túlzott feszültségnövekedést.
A készülék kialakítása
A konverter több tekercsből áll (legalább kettő). Az első és a fő csatlakozik a hálózathoz, a második pedig a céleszközre kerül. A tekercsek alumíniumból vagy rézötvözetből készülhetnek, de általában mindkét esetben kiegészítő lakkszigetelést alkalmaznak. A vezetékek egy szigetelő alapra vannak feltekerve, amely a magra - a mágneses áramkörre - van rögzítve. A kisfrekvenciás konvertereknél a magok transzformátoracélból vagy lágy mágneses ötvözetből, a nagyfrekvenciás átalakítóknál pedig ferrit alapúak.
Maga az alacsony frekvenciájú mágneses áramkört W, G vagy U alakú lemezek alkotják. A ferrit magok általában egy darabból készülnek - ilyen alkatrészek vannak a hegesztő inverterekben és a galvanikus leválasztó transzformátorokban. Kis teljesítményű nagyfrekvenciás transzformátorok ésteljesen mellőzni a magot, mivel funkcióját a levegő környezete látja el. Az elektromos készülékekbe való integráláshoz a mágneses áramkör kialakítását keret biztosítja. Ez az úgynevezett impulzusátalakító egység, amelyet jelölésekkel és figyelmeztető címkékkel ellátott védőburkolattal zárnak. Ha a javítási folyamat során eltávolított burkolattal kell bekapcsolni a készüléket, ezt a műveletet egy RCD-n vagy egy leválasztó transzformátoron keresztül kell végrehajtani.
Ha a modern rádió- és elektrotechnikában használt konverterekről beszélünk, akkor jelentős különbség lesz köztük és a klasszikus feszültségváltók között. A legszembetűnőbb méret- és súlycsökkenés. Az impulzusos eszközök súlya több gramm is lehet, és továbbra is ugyanazt a teljesítményt nyújtja.
Működési folyamatok jellemzői
Mint már említettük, a gombok az impulzustranszformátorok áramának szabályozására szolgálnak, amelyek önmagukban is nagyfrekvenciás interferencia forrásai lehetnek. Ez jellemző az aktuális kapcsolási módban működő stabilizáló modellekre.
A kapcsolás pillanatában érzékeny áram- és feszültségesések léphetnek fel, amelyek a bemeneten és a kimeneten antifázisú és közös módú interferenciák feltételeit teremtik meg. Emiatt a stabilizátor funkcióval rendelkező kapcsolóteljesítmény-átalakító biztosítja az interferenciát kiküszöbölő szűrők használatát. A nemkívánatos elektromágneses tényezők minimalizálása érdekében a kapcsolót olyankor kapcsolják, amikor a kapcsoló nem vezet áramot.(ha nyitva van). Az interferencia kezelésének ezt a módszerét a rezonáns átalakítók is használják.
A vizsgált eszközök működési folyamatának másik jellemzője a negatív differenciálellenállás a bemeneten, amikor a feszültség terhelés alatt stabilizálódik. Vagyis a bemeneti feszültség növekedésével az áramerősség csökken. Ezt a tényezőt figyelembe kell venni a nagy belső ellenállású forrásokhoz csatlakoztatott konverter stabilitásának biztosításához.
Összehasonlítás lineáris konverterrel
A lineáris eszközökkel ellentétben az impulzusadapterek előnyösen nagyobb teljesítményt, kompakt méretet és az áramkörök galvanikus leválasztásának lehetőségét kínálják a bemeneten és a kimeneten. Ahhoz, hogy további funkcionalitást biztosítsunk a harmadik féltől származó eszközök összekapcsolásával, nem szükséges összetett csatlakozási sémák használata. De az impulzusátalakítónak is vannak gyengeségei a lineáris transzformátorokhoz képest. Ezek a következő hátrányok:
- A terhelés alatti bemeneti áram vagy feszültség változása esetén a kimeneti jel instabil.
- A már említett impulzuszaj jelenléte a kimeneti és bemeneti áramkörökön.
- A feszültség- és áramparaméterek hirtelen megváltozása után a rendszernek hosszabb ideig tart a tranziensek helyreállítása.
- Az önrezgések veszélye, amelyek befolyásolhatják a berendezés teljesítményét. Ráadásul az ilyen jellegű ingadozások nem a forrás hálózati instabilitásával, hanem azzal járnakütközések a stabilizációs sémán belül.
DC/DC konverter
A DC / DC rendszer impulzuskészülékeinek minden változatát az a tény jellemzi, hogy a billentyűk aktiválódnak a speciális impulzusok tranzisztor irányába történő átvitele során. A jövőben a növekvő feszültség miatt a tranzisztorok logikus reteszelése következik be, ráadásul a kondenzátor újratöltésének hátterében. Ez a tulajdonság különbözteti meg a DC-DC kapcsolókészüléket a független inverteres berendezések hasonló eszközeitől.
Ezek az eszközök jellemzően egyenfeszültség-felügyeletet végeznek terhelés alatt a hálózat egyenáramának ellátása során. Ez a fajta vezérlés a nyilvános kulcson lévő feszültség beállításával érhető el. A kis áramértékek lehetővé teszik a magas szintű teljesítmény rögzítését, amelynél a hatásfok elérheti a 95% -ot. A rendszer csúcsteljesítményének beállítása jelentős plusz az impulzusáram-átalakítóknak, azonban a DC-DC áramkör megvalósítása nem minden kivitelben lehetséges. Az eszközben az érintkezési hálózatnak kezdetben forrásként kell működnie – ez az elv különösen az akkumulátoroknál és akkumulátoroknál érvényesül.
Boost Converter
Ennek a transzformátornak a segítségével a feszültség 12 V-ról 220 V-ra nő. Olyan helyzetekben használható, ahol nincs megfelelő teljesítményparaméterekkel rendelkező forrás, de szabványról kell tápellátást biztosítani a készüléknek. hálózat. Más szavakkal,adaptert kell valamilyen jellemzővel rendelkező forrásból eljuttatni a különböző teljesítményigényű fogyasztóhoz. A 12-220 V-os impulzusfeszültség-átalakítók vázlatos felépítése lehetővé teszi olyan eszközök csatlakoztatását, amelyek 50 Hz-es frekvencián működnek. Ezenkívül a berendezés teljesítménye nem haladhatja meg a transzformátor maximális névleges teljesítményét. És még ha a feszültség paraméterei megegyeznek is, a fogyasztói eszköznek védelemmel kell rendelkeznie a hálózat túlterhelése ellen. Ennek a feszültségkorrekciós módszernek számos előnye van:
- Hosszú munkamenet lehetősége maximális terhelés mellett, megszakítás nélkül.
- Automatikus teljesítmény-beállítás.
- A megnövekedett hatásfok mind a készülék működési módjának stabilitását, mind az elektromos áramkör működésének nagy megbízhatóságát biztosítja.
Lefelé kapcsoló konverter
Kisfrekvenciás vagy kis teljesítményű berendezések használatakor teljesen természetes, hogy szükség lehet a feszültségjelző csökkentésére. Például ezzel a feladattal gyakran találkozunk világítóeszközök csatlakoztatásakor - például LED-es háttérvilágítás. A konverter leengedéséhez bezárja a szabályozó kapcsolókulcsot, ami után "extra" energiát halmoz fel. Az áramkörben lévő speciális dióda nem engedi át az áramot a tápforrásból a fogyasztóhoz. Ugyanakkor az önindukciós rendszerekben az egyenirányító diódák negatív feszültségimpulzusokat is továbbíthatnak. A 24-12 V-os impulzusátalakítók működésében különösen fontos a kimenet stabilizáló funkciója. Mind a lineáris, mind aközvetlen impulzusstabilizátorok. Kifizetődőbb a második típusú eszközök használata szélesség- vagy frekvenciamodulációval. Az első esetben a vezérlő impulzusok időtartamát, a másodikban pedig az előfordulásuk gyakoriságát korrigálják. Vannak vegyes vezérlésű stabilizátorok is, amelyekben a kezelő szükség esetén módosíthatja az impulzusok frekvenciájának és időtartamának beállítását.
Impulzusszélesség-átalakító
A munkafolyamat során olyan eszközt használnak, amely az átalakítás eredményeként energiát halmoz fel. Beépíthető az alapszerkezetbe, vagy közvetlenül a bemeneti feszültségre csatlakoztatható, a konverterre való hivatkozás nélkül. Így vagy úgy, a kimenet egy átlagos feszültségjelző lesz, amelyet a bemeneti feszültség értéke és a kapcsológomb impulzusainak munkaciklusa határoz meg. A műveleti erősítő egy speciális számológéppel rendelkezik, amely kiértékeli a bemeneti és kimeneti jelek paramétereit, regisztrálva a köztük lévő különbséget. Ha a kimeneti feszültség kisebb, mint a referenciafeszültség, akkor egy modulátort csatlakoztatunk a szabályozáshoz, amely megnöveli a kapcsológomb nyitott állapotának időtartamát az óragenerátor idejéhez képest. A bemeneti feszültség változásával a kapcsolókonverter úgy állítja be a kulcsos vezérlőáramkört, hogy a kimenet és a referenciafeszültség közötti különbség minimális legyen.
Következtetés
Tiszta formájában, kiegészítő eszközök csatlakoztatása nélkülaz egyenirányítókhoz és a stabilizátorokhoz hasonlóan az átalakító funkciói jelentősen csökkennek, bár a hatásfok magas szinten marad. Az olyan átalakító eszközök, amelyek ritkán nélkülözik a kiegészítő berendezéseket, magukban foglalják a váltóáramú hálózatok szabályozóit. Ebben az esetben legalább egy simítószűrőt és egy egyenirányítót kell beépíteni a bemenetre. Ezzel szemben az egyenáramú impulzus-átalakítók mind a bemeneten, mind a kimeneten önállóan tudják ellátni fő funkciójukat. De még az ilyen rendszerekben is fontos, hogy a készülék el tudja látni a feszültségstabilizáló feladatot. Ne feledkezzünk meg arról sem, hogy a stabilizátor rendszerben a kapcsolókapcsolók aktív használata megzavarhatja. Az ilyen nem földelt alkalmazásoknál ajánlatos egy zajszűrőt csatlakoztatni az átalakító blokkhoz.
