Як називається перетворювач струму?

У цій статті розглядаються електросхеми перетворювачів напруги, призначення та принцип роботи обладнання. Також тут пояснюється, які бувають пристрої, даються рекомендації щодо їх вибору, вказуються ключові характеристики.

Принцип роботи перетворювачів напруги

Інвертори постійної напруги є пристроями, призначеними для перетворення вхідної напруги. Вони можуть підвищувати або знижувати його, перетворювати постійний електрострум на змінний і навпаки. Відповідно принцип функціонування обладнання залежить від його типу. Існують такі основні різновиди пристроїв.

Перетворювачі постійної напруги на постійне

Вони також називаються DC/DC-конвертери. Застосовуються у обчислювальній апаратурі, засобах зв'язку, схемах управління та автоматики. Забезпечують зниження або підвищення напруги від джерела живлення (наприклад, акумуляторів або гальванічних елементів) до потрібного для живлення навантаження значення. Деякі моделі можуть інвертувати сигнал для отримання напруги зі зворотною полярністю. Електросхема конвертерів зазвичай включає такі елементи як вхідний фільтр, конденсатор, котушки індуктивності, ключового транзистора або тиристора, діода. Управління ключем здійснюється за допомогою ШІМ. Нижче представлена ​​функціональна схема підвищуючого перетворювача.

До категорії DC/DC-конвертерів входять високовольтні перетворювачі. Вони використовуються для навантажень з малими струмами, що споживаються, які не вимагають значної потужності джерела електроживлення. До них відносяться, наприклад, лічильники радіаційних випромінювань, іонізатори повітря, аноди електроннопроменевих трубок в осцилографах.

Більшість сучасних ДС/ДС перетворювачів мають гальванічну розв'язку. У таких пристроях вхідні та вихідні електроланцюги розділені ізоляційним бар'єром. Це рішення дозволяє захистити людей і навантаження, що підключається від аварійного підвищення напруги на вході, а також покращує схибленість конвертера.

Перетворювачі змінної напруги на постійне (випрямлячі)

AC/DC‑перетворювачі застосовуються для перетворення змінної напруги (наприклад, стандартної напруги побутових або промислових електромереж 220/380 В) у стабілізовану постійну напругу. Пристрої широко застосовуються в промисловій автоматизації, виготовленні джерел живлення, телекомунікаціях, на транспорті, гальваніці, енергосилових установках, зварювальних апаратах. Залежно від використовуваних силових ключів випрямлячі бувають:

1. Тиристорними. Вони складаються, як правило, з таких основних компонентів:

• трансформатор. Необхідний зниження / підвищення напруги, і навіть гальванічної розв'язки випрямляча від електромережі;
• тиристорний міст (вентильна група) Призначений для перетворення змінного електроструму на постійний та регулювання (стабілізації) параметрів випрямленого струму, незалежно від коливань напруги на вході;
• блок керування вентильною групою;
• ємнісний, індуктивний або комбінований фільтр (LC-фільтр). Призначений для згладжування пульсації вихідних параметрів.

2. Транзисторними. До складу таких випрямлячів входять такі елементи:

• вхідний LC-фільтр. Необхідний для захисту мережі живлення від перешкод, створюваних випрямлячем;
• діодний міст;
• ВЧ-перетворювач.Призначений для перетворення постійного струму у високочастотний імпульсний та регулювання (стабілізації) параметрів випрямленого струму, незалежно від коливань вхідної напруги;
• ВЧ-трансформатор. Призначений для зниження/підвищення напруги імпульсного струму;
• діодний чи транзисторний випрямний міст. Призначений для перетворення високочастотного імпульсного струму на постійний;
• блок керування;
• вихідний LC-фільтр.

Перетворювачі постійної напруги на змінну

Ці пристрої називають інверторами DC/AC. Вони можуть застосовуватись як окрема апаратура або входити до складу джерел безперебійного живлення та систем перетворення електроенергії. Формування змінної напруги здійснюється за допомогою транзисторів та ШІМ. Періодичне високочастотне відкривання/закривання транзисторів в електросхемі забезпечує зміну напряму руху струму та отримання синусоїди.

Важливо не тільки те, як працює інвертор постійної напруги, а й яку топологію формування синусоїдального сигналу він використовує. Є два основні варіанти:

Топологія «напівміст» із наскрізною нейтраллю. Вона відрізняється мінімальною кількістю силових транзисторів та досить простою схемою. До недоліків належить необхідність застосування двополярного джерела електроживлення, подвоєне число високовольтних конденсаторів. Цей варіант зазвичай використовують для не дуже потужних навантажень (0,5-1 кВт).

Мостова топологія Найбільш поширена схема у силових перетворювачах. Характеризується підвищеною надійністю, не потребує великої вхідної ємності, забезпечує мінімальні пульсації на транзисторах.До недоліків відноситься підвищена складність драйверів та збільшена кількість транзисторів.

Критерії вибору та розрахунок інвертора напруги

Найважливіші характеристики інвертора:

• частота перетворювача напруги та форма напруги. Бажано придбати апарат, що видає чистий синусоїдальний сигнал. До такого перетворювача можна підключати навіть високочутливе обладнання;
• номінальна потужність. Вона має бути вищою, ніж сумарне навантаження всіх підключених споживачів;
• максимальна пікова потужність. Це значення визначає, яке найбільше навантаження витримає пристрій під час підключення техніки з малим значенням коефіцієнта cos ф. До такого обладнання належать електродвигуни, насоси, компресори;
• значення вхідної/вихідної напруги та сили електроструму.

Щоб виконати розрахунок необхідної потужності DC/AC перетворювача, необхідно:

1. Скласти потужність, що споживається обладнанням, що підключається. Її беруть із паспортних даних на техніку. Наприклад, холодильник – 200 Вт, пральна машина – 1500 Вт, пилосос – 1000 Вт. Разом у сумі: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
2. Врахувати пікове навантаження. Для цього отриману суму множимо на коефіцієнт 1,3 (для прикладу, що розглядається: 2700*1,3 = 3510 Вт).
3. Врахувати коефіцієнт cos ф для отримання результату у вольт-амперах. Його значення для різного обладнання варіюється в межах 0,60. 0,99. Для розрахунку краще прийняти мінімальну величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Саме це значення слід орієнтуватися під час виборів інвертора постійного напруги.

Висновок

У статті було розглянуто основні різновиди перетворювачів напруги, особливості їхньої роботи та сфери застосування.Також були наведені типові електросхеми перетворювачів напруги та описані критерії вибору інверторів DC/AC.

Усі види перетворювачів напруги

Перетворювачі напруги широко використовуються як у побуті, так і на виробництві. Для виробництва та промисловості найчастіше виготовляються на індивідуальне замовлення, адже там потрібен потужний перетворювач і не завжди з напругою стандартної величини. Стандартні величини вихідних та вхідних параметрів застосовуються найчастіше в побутових умовах. Тобто перетворювач напруги - це електронний пристрій, який призначений для зміни виду електроенергії, її величини або частоти.

За своєю функціональністю вони поділяються на:

1. Знижувальні;
2. Підвищуючі;
3. Безтрансформаторні;
4. Інверторні;
5. Регульовані з налаштуванням частоти та величини вихідної змінної напруги;
6. Регульовані з налаштуванням постійної вихідної напруги.

Деякі з них можуть виконуватися в спеціальному герметичному виконанні, такі типи пристроїв використовуються для вологих приміщень, або взагалі для установки під водою.

Отже, що ж собою представляє кожен вид.

Високовольтний перетворювач напруги

Такий електронний пристрій, який призначений для отримання змінної або постійної високої напруги (до кількох тисяч вольт). Наприклад, такі пристрої застосовуються для отримання високовольтної енергії на кінескопи телевізорів, а також для лабораторних досліджень та перевірки електрообладнання напругою, підвищеною в кілька разів. Кабелі або силові ланцюги масляних вимикачів, розрахованих на напругу 6 кВ, відчувають напругою 30 кВ і вище, правда, така величина напруги не має високої потужності, і при пробої відразу ж відключається.Ці перетворювачі досить компактні, адже їх доводиться переносити персоналу від однієї підстанції до іншої, найчастіше вручну. Потрібно зауважити, що всі лабораторні блоки живлення та перетворювачі мають майже еталонну, точну напругу.

Простіші високовольтні перетворювачі застосовуються для запуску люмінесцентних ламп. Сильно підвищити імпульс до потрібного можна за рахунок стартера і дроселя, які можуть мати електронну або електромеханічну основу.

Промислові установки, що виконують перетворення нижчої напруги у високу, мають безліч захистів і виконуються на трансформаторах, що підвищують (ПТН). Ось одна з таких схем, що дає на виході від 8 до 16 тисяч Вольт, при цьому для його роботи необхідно всього близько 50 В.

Через те, що в обмотках трансформаторів виробляється і протікає досить висока напруга, то й до ізоляції цих обмоток, а також її якості пред'являються високі вимоги. Для того щоб усунути можливість появи розрядів, що коронують, деталі високовольтного випрямляча повинні бути припаяні до плати акуратно, без задирок і гострих кутів, після чого залиті з обох сторін епоксидною смолою або шаром парафіну товщиною 2...3 мм, що забезпечує ізоляцію один від одного. Іноді дані електронні системи та пристрої називають підвищуючий перетворювач напруги.

Наступна схема є лінійний резонансний перетворювач напруги, який працює в режимі підвищення. Він заснований на розподілі функцій підвищення U та його чіткої стабілізації в абсолютно різних каскадах.

При цьому деякі інверторні блоки можна змусити працювати з мінімальними втратами на силових ключах, а також випрямленим мостом, де з'являється високовольтна напруга.

Перетворювач напруги для дому

З перетворювачами напруги для дому звичайна людина стикається дуже часто, адже багато пристроїв мають блок живлення. Найчастіше це знижувальні перетворювачі, що мають гальванічну розв'язку. Наприклад, зарядні пристрої мобільних телефонів і ноутбуків, персональні стаціонарні комп'ютери, радіоприймачі, стереосистеми, різні медіапрогравачі і цей перелік можна продовжувати дуже довго, оскільки їхня різноманітність та застосування в побуті останнім часом дуже широко.

Безперебійні блоки живлення мають накопичувачі енергії у вигляді акумуляторів. Такі пристрої застосовуються для підтримки працездатності системи опалення, під час несподіваного відключення електроенергії. Іноді перетворювачі для дому можуть бути виконані за інверторною схемою, тобто підключивши його до джерела постійного струму (акумулятора), що працює за рахунок хімічної реакції можна отримати на виході звичайну змінну напругу, величина якого 220 Вольт. Особливістю даних схем є можливість одержати на виході чистий синусоїдальний сигнал.

Однією з дуже важливих характеристик, що застосовуються в побуті перетворювачів, є стабільна величини сигналу на виході пристрою, незалежно від того, скільки вольт подається на його вхід. Ця функціональна особливість блоків живлення пов'язана з тим, що для стабільної та тривалої роботи мікросхем та інших напівпровідникових пристроїв необхідно чітко нормовану напругу, та ще й без пульсацій.

Основними критеріями вибору перетворювача для будинку чи квартири є:

1. Потужність;
2. Величина вхідної та вихідної напруги;
3. Можливість стабілізації та її межі;
4. Розмір струму на навантаженні;
5. Мінімізація нагріву, тобто краще, щоб перетворювач працював у режимі із запасом по потужності;
6. Вентиляція пристрою може бути природна або примусова;
7. Гарна шумоізоляція;
8. Наявність захистів від перевантажень та перегріву.

Вибір перетворювача напруги справа не проста, адже від правильно обраного перетворювача залежить і робота пристрою, що живиться.

Безтрансформаторні перетворювачі напруги

Останнім часом вони стали дуже популярними, тому що на їх виготовлення, а зокрема, виробництво трансформаторів, потрібно витрачати чималі кошти, адже обмотка їх виконується з кольорового металу, ціна на який постійно зростає. .Серед негативних сторін є одне істотно відрізняє його від трансформаторних блоків живлення і перетворювачів В результаті пробою одного або декількох напівпровідникових приладів, вся вихідна енергія може потрапити на клеми споживача, а це обов'язково виведе його з ладу.

Простіше справи з перетворювачами, в яких відсутні трансформатори, але працюють на основі і в режимі підвищує напругу апарата.

Перетворювачі постійної напруги

Перетворювач змінної напруги в постійне є найчастіше використовуваним видом пристрою цього типу.

• Усіх напівпровідникових схем;
• Обмоток збудження синхронних двигунів та двигунів постійного струму;
• Котушок соленоїдів масляних вимикачів;
• Оперативних ланцюгів та ланцюгів відключення там, де котушки вимагають постійного струму.

Тиристорний перетворювач напруги - це апарат, що найчастіше застосовується для цих цілей. Особливістю цих пристроїв є повне, а не часткове, перетворення змінної напруги на постійне без будь-якого роду пульсацій. Потужний перетворювач напруги такого типу обов'язково повинен включати радіатори і вентилятори для охолодження, так як всі електронні деталі можуть працювати довго і безаварійно, тільки при робочих температурах.

Регульований перетворювач напруги

Ці пристрої спрямовані працювати як у режимі підвищення напруги, і у режимі зниження. Найчастіше це все-таки апарати, що виконують плавне регулювання величини вихідного сигналу, що нижче вхідного. Тобто на вхід подається 220 Вольт, а на виході отримуємо постійну регульовану величину, припустимо, від 2 до 30 вольт. Такі прилади з дуже тонким регулюванням застосовуються для перевірки стрілочних та цифрових приладів у лабораторіях. Дуже зручно, коли вони оснащені цифровим індикатором. Потрібно визнати, що кожен радіоаматор брав за основу своїх перших робіт саме цей вид, оскільки харчування для певної апаратури може бути різним за величиною, а це джерело живлення виходило дуже універсальним. Як створити якісний і працюючий довгий час перетворювач, ось основна проблема юних радіоаматорів.

Інверторний перетворювач напруги

Цей тип перетворювачів покладено основою інноваційних компактних зварювальних пристроїв. Отримуючи для живлення змінну напругу 220 Вольт, апарат випрямляє його, після чого знову робить його змінним, але вже з частотою кілька десятків тисяч Гц.Це дозволяє значно знизити габарити зварювального трансформатора, встановленого на виході.

Також інверторний спосіб застосовується для живлення опалювальних котлів від акумуляторних батарей у разі несподіваного відключення електроенергії. довго він постачатиме котел електроенергією. ємність у своїй грає ключову роль.

Високочастотний перетворювач напруги

За рахунок застосування підвищуючих перетворювачів з'являється можливість зменшення габаритів усіх електронних та електромагнітних елементів, з яких складаються схеми, а це означає знижується і вартість трансформаторів, котушок, конденсаторів тощо. систем, та й звичайних радіоприймачів, тому потрібно надійно екранувати їх корпуса. Розрахунок перетворювача та його перешкод повинен проводитися висококваліфікованим персоналом.

Що таке перетворювач опору у напругу?
Це особливий вид, який використовується тільки при виробництві та виготовленні вимірювальних приладів, зокрема, омметрів. Вимірювальний перетворювач - технічний засіб, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації, а також передачі.Він входить до складу якогось вимірювального приладу.

Перетворювач струму в напругу

Найчастіше все електронні схеми необхідні обробки сигналів, представлених як напруги. Однак іноді доводиться мати справу із сигналом у вигляді струму. Такі сигнали виникають, наприклад, на виході фоторезистора чи фотодіода. Тоді бажано за першої ж можливості перетворити струмовий сигнал на напругу. Перетворювачі напруги струм застосовуються у разі, коли струм у навантаженні повинен бути пропорційний вхідному U і не залежати від R навантаження. Зокрема, при постійному вхідному U струм навантаження також буде постійним, тому такі перетворювачі іноді умовно називають стабілізаторами струму.

Ремонт перетворювача напруги

Ремонт цих пристроїв для перетворення одного виду напруги в інший краще проводити в сервісних центрах, де персонал має високу кваліфікацію і згодом надасть гарантії виконаних робіт. Найчастіше будь-які сучасні якісні перетворювачі складаються з кількох сотень електронних деталей і якщо немає згорілих елементів, то знайти поломку і усунути її буде дуже складно. Деякі китайські недорогі пристрої даного типу, взагалі, в принципі позбавлені можливості їх ремонту, чого не можна сказати про вітчизняних виробників. Так може вони трохи громіздкі і не компактні, зате підлягають ремонту, так як багато їх деталей можна замінити на аналогічні.