Защо ви е необходим честотен преобразувател - задачите и предимствата на честотния преобразувател. Какво е инвертор на напрежение, как работи, приложението на инвертора Принципът на работа на честотния преобразувател

Разбира се, това устройство е изключително примитивно и е по-скоро тренировка за ума. За по-стабилна работа тя трябва да бъде допълнена с проста схема за управление, която поддържа прага на изключване много по-точно:

Преобразувателите на напрежение се използват широко както в ежедневието, така и в производството. За производството и индустрията най-често се правят по поръчка, тъй като се нуждаят от мощен преобразувател и не винаги със стандартно напрежение. Стандартните стойности на изходните и входните параметри често се използват в домашни условия. Тоест преобразувателят на напрежение е електронно устройство, което е предназначено да променя вида на електричеството, неговата величина или честота.

Според тяхната функционалност те се разделят на:

1. Понижаване;
2. Повишаване на;
3. без трансформатор;
4. инвертор;
5. Регулируема с настройка на честотата и големината на изходното AC напрежение;
6. Регулируема с настройка на стойността на постоянното изходно напрежение.

Някои от тях могат да бъдат направени в специален херметичен дизайн, тези видове устройства се използват за мокри помещения или като цяло за монтаж под вода.

И така, какво представлява всеки тип?

Преобразувател на напрежение за високо напрежение

Такова електронно устройство, което е проектирано да получава променливо или директно високо напрежение (до няколко хиляди волта). Например, такива устройства се използват за производство на енергия с високо напрежение за телевизионни кинескопи, както и за лабораторни изследвания и тестване на електрическо оборудване с няколко пъти напрежение. Кабелите или захранващите вериги на маслените превключватели, номинални за напрежение от 6 kV, се тестват с напрежение от 30 kV и по-високо, но тази стойност на напрежението няма висока мощност и незабавно се изключва по време на повреда. Тези преобразуватели са доста компактни, защото трябва да се пренасят от персонала от една подстанция до друга, най-често на ръка. Трябва да се отбележи, че всички лабораторни захранвания и преобразуватели имат почти референтно, точно напрежение.

За стартиране на флуоресцентни лампи се използват по-прости високоволтови преобразуватели. Можете значително да увеличите импулса до желания благодарение на стартера и дросела, които могат да имат електронна или електромеханична основа.

Индустриалните инсталации, които преобразуват по-ниско напрежение във високо напрежение, имат много защити и се извършват на повишаващи трансформатори (PTN). Ето една от тези схеми, която дава изход от 8 до 16 хиляди волта, докато за нейната работа са необходими само около 50 V.

Поради факта, че в намотките на трансформаторите се генерира и протича доста високо напрежение, се поставят високи изисквания към изолацията на тези намотки, както и към нейното качество. За да се елиминира възможността от коронни разряди, частите на високоволтовия токоизправител трябва да бъдат запоени към платката внимателно, без неравности и остри ъгли, след което се запълват от двете страни с епоксидна смола или слой парафин 2 . .. 3 мм дебелина, което осигурява изолация един от друг. Понякога тези електронни системи и устройства се наричат ​​повишаващ преобразувател на напрежение.

Следната схема е линеен резонансен преобразувател на напрежение, който работи в режим на усилване. Тя се основава на разделянето на функциите за увеличаване на U и ясното му стабилизиране в напълно различни каскади.

В същото време някои инверторни блокове могат да бъдат направени да работят с минимални загуби на захранващи превключватели, както и на изправен мост, където се появява високо напрежение.

Преобразувател на напрежение за дома

Един обикновен човек често среща преобразуватели на напрежение за дома, тъй като много устройства имат захранване. Най-често това са понижаващи преобразуватели с галванична изолация. Например зарядни устройства за мобилни телефони и лаптопи, персонални стационарни компютри, радиостанции, стерео системи, различни медийни плейъри и този списък може да бъде продължен много дълго, тъй като тяхното разнообразие и приложения в ежедневието напоследък са много широки.

Непрекъсваемите захранващи устройства са оборудвани с устройства за съхранение на енергия под формата на батерии. Такива устройства се използват и за поддържане на ефективността на отоплителната система по време на неочаквано прекъсване на захранването. Понякога преобразувателите за дома могат да бъдат направени според инверторна схема, т.е. като го свържете към източник на постоянен ток (батерия), работещ поради химическа реакция, можете да получите нормално променливо напрежение на изхода, чиято стойност ще да е 220 волта. Характеристика на тези схеми е възможността за получаване на чист синусоидален сигнал на изхода.

Една от много важните характеристики, използвани в ежедневието на конверторите, е стабилната стойност на сигнала на изхода на устройството, независимо от това колко волта се подават на входа му. Тази функционална характеристика на захранващите устройства се дължи на факта, че за стабилна и продължителна работа на микросхеми и други полупроводникови устройства е необходимо ясно нормализирано напрежение и дори без вълни.

Основните критерии за избор на преобразувател за къща или апартамент са:

1. мощност;
2. Стойността на входното и изходното напрежение;
3. Възможността за стабилизация и нейните граници;
4. Големината на тока върху товара;
5. Минимизиране на отоплението, т.е. по-добре е преобразувателят да работи в режим с резерв на мощност;
6. Вентилацията на устройството може да бъде естествена или принудителна;
7. Добра звукоизолация;
8. Защита срещу претоварване и прегряване.

Изборът на преобразувател на напрежение не е лесна задача, тъй като от правилно избрания преобразувател зависи и работата на захранваното устройство.

Безтрансформаторни преобразуватели на напрежение

Напоследък те станаха много популярни, тъй като е необходимо да се харчат много пари за тяхното производство, и по-специално за производството на трансформатори, тъй като тяхната намотка е направена от цветни метали, чиято цена непрекъснато расте. Основното предимство на такива конвертори е, разбира се, цената. Сред отрицателните страни има една, която значително го отличава от трансформаторните захранвания и преобразуватели. В резултат на повреда на едно или повече полупроводникови устройства цялата изходна енергия може да стигне до терминалите на потребителя и това със сигурност ще го деактивира. Ето един прост AC към DC конвертор. Ролята на регулиращ елемент се играе от тиристора.

Ситуацията е по-проста с преобразуватели, в които няма трансформатори, но работят на базата и в режим на устройство за повишаване на напрежението. Тук, дори при освобождаването на един или няколко елемента, опасната разрушителна енергия няма да се появи върху товара.

Преобразуватели на постоянно напрежение

Преобразувателят AC към DC е най-често използваният тип устройство от този тип. В ежедневието това са всички видове захранвания, а в производството и промишлеността това са захранвания:

• Всички полупроводникови вериги;
• Намотки за възбуждане на синхронни двигатели и двигатели за постоянен ток;
• Намотки на соленоиди на маслени превключватели;
• Работни вериги и вериги на изключване, при които бобините изискват постоянен ток.

Тиристорният преобразувател на напрежение е най-често използваният апарат за тези цели. Характеристика на тези устройства е пълното, а не частично преобразуване на променливото напрежение в постоянно напрежение без каквито и да е пулсации. Мощен преобразувател на напрежение от този тип трябва задължително да включва радиатори и вентилатори за охлаждане, тъй като всички електронни части могат да работят дълго време и безпроблемно само при работни температури.

Регулируем преобразувател на напрежение

Тези устройства са проектирани да работят както в режим на повишено напрежение, така и в режим на понижено напрежение. Най-често това все още са устройства, които извършват плавна настройка на изходния сигнал, който е по-нисък от входния. Тоест към входа се прилагат 220 волта, а на изхода получаваме регулируема постоянна стойност, например от 2 до 30 волта. Такива инструменти с много фина настройка се използват за тестване на стрелкови и цифрови инструменти в лаборатории. Много е удобно, когато са оборудвани с цифров индикатор. Трябва да се признае, че всеки радиолюбител е взел този тип като основа на първите си произведения, тъй като захранването за определено оборудване може да бъде различно по размер и този източник на захранване се оказа много универсален. Как да направите висококачествен и дълготраен конвертор е основният проблем за младите радиолюбители.

Инверторен преобразувател на напрежение

Този тип конвертори са в основата на иновативните компактни заваръчни устройства. Получавайки променливо напрежение от 220 волта за захранване, устройството го изправя, след което отново го прави променливо, но вече с честота от няколко десетки хиляди Hz. Това дава възможност за значително намаляване на размерите на заваръчния трансформатор, инсталиран на изхода.

Също така, инверторният метод се използва за захранване на отоплителни котли от батерии в случай на неочаквано прекъсване на захранването. Благодарение на това системата продължава да работи и получава 220 волта AC от 12 волта DC. Мощно усилващо устройство за тази цел трябва да работи от батерия с голям капацитет, зависи колко дълго ще захранва котела с електричество. Тоест капацитетът играе ключова роля в това.

Високочестотен преобразувател на напрежение

Благодарение на използването на усилващи преобразуватели става възможно да се намалят размерите на всички електронни и електромагнитни елементи, които изграждат веригите, което означава, че цената на трансформаторите, намотките, кондензаторите и т.н., Вярно, това може да причини високочестотни радиосмущения, които засягат работата на други електронни системи и дори конвенционални радиостанции, така че трябва надеждно да екранирате техните кутии. Изчисляването на преобразувателя и неговите смущения трябва да се извършват от висококвалифициран персонал.

Какво е съпротивление към преобразувател на напрежение?
Това е специален тип, който се използва само при производството и производството на измервателни уреди, по-специално омметри. В края на краищата основата на омметъра, тоест устройство, което измерва съпротивлението, се състои в измерването на спада на U и преобразуването му в циферблат или цифрови индикатори. Обикновено измерванията се правят спрямо постоянен ток. Измервателният преобразувател е технически инструмент, използван за преобразуване на измерена стойност в друга стойност или измервателен сигнал, удобен за обработка, съхранение, по-нататъшни трансформации, индикация и предаване. Той е част от всяко измервателно устройство.

Преобразувател на ток към напрежение

В повечето случаи всички електронни схеми са необходими за обработка на сигнали, представени като напрежение. Понякога обаче трябва да се справите със сигнал под формата на ток. Такива сигнали възникват например на изхода на фоторезистор или фотодиод. След това е желателно да преобразувате текущия сигнал в напрежение възможно най-скоро. Преобразувателите на напрежение към ток се използват, когато токът в товара трябва да бъде пропорционален на входа U и да не зависи от товара R. По-специално, при постоянен вход U, токът в товара също ще бъде постоянен, така че такива преобразуватели понякога условно се наричат ​​стабилизатори на ток.

Ремонт на преобразувател на напрежение

По-добре е да ремонтирате тези устройства за преобразуване на един вид напрежение в друг в сервизни центрове, където персоналът е висококвалифициран и впоследствие ще предостави гаранции за извършената работа. Най-често всички съвременни висококачествени преобразуватели се състоят от няколкостотин електронни части и ако няма очевидни изгорели елементи, тогава ще бъде много трудно да се намери повреда и да се поправи. Някои китайски евтини устройства от този тип като цяло са лишени от възможността за ремонт, което не може да се каже за местните производители. Да, може би са малко обемисти и не компактни, но подлежат на ремонт, тъй като много от частите им могат да бъдат заменени с подобни.

DC/DC преобразувателите се използват широко за захранване на различно електронно оборудване. Използват се в устройства за компютърна техника, комуникационни устройства, различни схеми за управление и автоматизация и др.

Трансформаторни захранвания

В традиционните трансформаторни захранвания мрежовото напрежение се преобразува с помощта на трансформатор, най-често понижен, до желаната стойност. Намалено напрежение и изгладено от кондензаторен филтър. При необходимост след токоизправителя се поставя полупроводников стабилизатор.

Трансформаторните захранвания обикновено са оборудвани с линейни стабилизатори. Такива стабилизатори имат поне две предимства: това е ниска цена и малък брой части в колана. Но тези предимства се изяждат от ниска ефективност, тъй като значителна част от входното напрежение се използва за нагряване на управляващия транзистор, което е напълно неприемливо за захранване на преносими електронни устройства.

DC/DC преобразуватели

Ако оборудването се захранва от галванични клетки или батерии, тогава преобразуването на напрежението до желаното ниво е възможно само с помощта на DC / DC преобразуватели.

Идеята е съвсем проста: постоянното напрежение се преобразува в променливотоково, обикновено с честота от няколко десетки или дори стотици килохерца, издига се (пада) и след това се коригира и се подава към товара. Такива преобразуватели често се наричат ​​импулсни преобразуватели.

Пример е усилващ преобразувател от 1,5 V на 5 V, само изходното напрежение на компютърен USB. Подобен преобразувател с ниска мощност се продава на Aliexpress.

Ориз. 1. Конвертор 1.5V / 5V

Импулсните преобразуватели са добри, защото имат висока ефективност, в рамките на 60..90%. Друго предимство на импулсните преобразуватели е широк диапазон от входни напрежения: входното напрежение може да бъде по-ниско от изходното или много по-високо. Като цяло DC / DC преобразувателите могат да бъдат разделени на няколко групи.

Класификация на конвертора

Понижаване, в английската терминология step-down или buck

Изходното напрежение на тези преобразуватели, като правило, е по-ниско от входното напрежение: без големи загуби за нагряване на управляващия транзистор, можете да получите напрежение от само няколко волта при входно напрежение от 12 ... 50V. Изходният ток на такива преобразуватели зависи от нуждите на товара, което от своя страна определя схемата на преобразувателя.

Друго английско наименование на chopper buck converter. Един от преводите на тази дума е прекъсвач. В техническата литература преобразувателят на долара понякога се нарича "чопър". Засега просто запомнете този термин.

Увеличаване, в английската терминология step-up или boost

Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-високо от входното напрежение. Например при входно напрежение 5V може да се получи напрежение до 30V на изхода, като е възможно плавното му регулиране и стабилизиране. Доста често повишаващите преобразуватели се наричат ​​бустери.

Универсални конвертори - SEPIC

Изходното напрежение на тези преобразуватели се поддържа на дадено ниво, когато входното напрежение е по-високо или по-ниско от входното напрежение. Препоръчва се в случаите, когато входното напрежение може да варира значително. Например, в кола напрежението на батерията може да варира между 9 ... 14V и е необходимо стабилно напрежение от 12V.

Инвертиращи конвертори - инвертиращ конвертор

Основната функция на тези преобразуватели е да получат напрежение с обратна полярност на изхода спрямо източника на захранване. Много удобно в случаите, когато е необходимо двуполюсно захранване, например.

Всички споменати преобразуватели могат да бъдат стабилизирани или нестабилизирани, изходното напрежение може да бъде галванично свързано с входното напрежение или да имат галванична изолация по напрежение. Всичко зависи от конкретното устройство, в което ще се използва преобразувателят.

За да преминете към по-нататъшна история за DC / DC преобразуватели, трябва поне да разберете теорията в общи линии.

Chopper buck converter - преобразувател тип бък

Функционалната му схема е показана на фигурата по-долу. Стрелките на проводниците показват посоката на токовете.

Фиг.2. Функционална схема на стабилизатора на хеликоптера

Входното напрежение Uin се подава към входния филтър - кондензатор Cin. Транзисторът VT се използва като ключов елемент, той извършва превключване на високочестотен ток. Може да бъде и двете. В допълнение към тези детайли, веригата съдържа разряден диод VD и изходен филтър - LCout, от който напрежението се подава към товара Rn.

Лесно се вижда, че товарът е свързан последователно с елементите VT и L. Следователно веригата е последователна. Как се случва спадът на напрежението?

Широчинно-импулсна модулация - PWM

Контролната верига генерира правоъгълни импулси с постоянна честота или постоянен период, което по същество е едно и също. Тези импулси са показани на фигура 3.

Фиг.3. Контролни импулси

Тук t е времето на импулса, транзисторът е отворен, tp е времето на пауза, транзисторът е затворен. Съотношението ti/T се нарича коефициент на запълване на цикъла, обозначава се с буквата D и се изразява в %% или просто в числа. Например при D равно на 50% излиза, че D=0,5.

Така D може да варира от 0 до 1. При стойност D=1 ключовият транзистор е в състояние на пълна проводимост, а при D=0 в състояние на прекъсване, просто казано, той е затворен. Лесно се досеща, че при D=50% изходното напрежение ще бъде равно на половината от входното.

Съвсем очевидно е, че регулирането на изходното напрежение става чрез промяна на ширината на управляващия импулс t и всъщност чрез промяна на коефициента D. Този принцип на регулиране се нарича (PWM). В почти всички импулсни захранвания изходното напрежение се стабилизира с помощта на ШИМ.

В схемите, показани на фигури 2 и 6, ШИМ е "скрит" в кутии с надпис "Контролна верига", който изпълнява някои допълнителни функции. Например, това може да бъде плавен старт на изходното напрежение, дистанционно активиране или защита на преобразувателя срещу късо съединение.

Като цяло преобразувателите са толкова широко използвани, че производителите на електронни компоненти стартираха производството на PWM контролери за всички случаи. Диапазонът е толкова голям, че ще отнеме цяла книга само за да ги изброим. Следователно на никого не му хрумва да сглобява преобразуватели на отделни елементи или както често се казва в „свободни“ термини.

Освен това, готови малки преобразуватели на мощност могат да бъдат закупени на Aliexpress или Ebay на малка цена. В същото време, за инсталиране в аматьорски дизайн, достатъчно е да запоите проводниците към входа и изхода към платката и да зададете необходимото изходно напрежение.

Но да се върнем към нашата фигура 3. В този случай коефициентът D определя колко дълго ще бъде отворен (фаза 1) или затворен (фаза 2). За тези две фази веригата може да бъде представена с две фигури. Фигурите НЕ ПОКАЗВАТ онези елементи, които не се използват в тази фаза.

Фиг.4. Фаза 1

Когато транзисторът е отворен, токът от източника на захранване (галванична клетка, батерия, токоизправител) преминава през индуктивния дросел L, товара Rn и зареждащия кондензатор Cout. В този случай токът протича през товара, кондензаторът Cout и индукторът L натрупват енергия. Токът iL ПОСТЕПЕННО СЕ УВЕЛИЧАВА поради влиянието на индуктивността на индуктора. Тази фаза се нарича изпомпване.

След като напрежението върху товара достигне определената стойност (определена от настройката на управляващото устройство), транзисторът VT се затваря и устройството преминава към втората фаза - фазата на разреждане. Затвореният транзистор изобщо не е показан на фигурата, сякаш не съществува. Но това означава само, че транзисторът е затворен.

Фиг.5. Фаза 2

Когато транзисторът VT е затворен, няма попълване на енергия в индуктора, тъй като захранването е изключено. Индуктивността L се стреми да предотврати промяна в големината и посоката на тока (самоиндукция), протичащ през намотката на индуктора.

Следователно токът не може да спре моментално и се затваря през веригата "диодно натоварване". Поради това VD диодът се нарича разряден диод. Като правило това е високоскоростен диод на Шотки. След контролния период, фаза 2, веригата преминава към фаза 1, процесът се повтаря отново. Максималното напрежение на изхода на разглежданата верига може да бъде равно на входа и не повече. Усилвателните преобразуватели се използват за получаване на изходно напрежение, по-голямо от входното напрежение.

Засега е необходимо само да си припомним действителната стойност на индуктивността, която определя двата режима на работа на чопъра. При недостатъчна индуктивност преобразувателят ще работи в режим на прекъснати токове, което е напълно неприемливо за захранващи устройства.

Ако индуктивността е достатъчно голяма, тогава работата се извършва в режим на непрекъснат ток, което позволява използването на изходни филтри за получаване на постоянно напрежение с приемливо ниво на пулсации. Усилвателните преобразуватели също работят в режим на непрекъснат ток, който ще бъде разгледан по-долу.

За известно повишаване на ефективността разрядният диод VD се заменя с MOSFET транзистор, който се отваря в точното време от управляващата верига. Такива преобразуватели се наричат ​​синхронни. Използването им е оправдано, ако мощността на преобразувателя е достатъчно голяма.

Повишаващи или повишаващи преобразуватели

Повишаващите преобразуватели се използват главно за захранване с ниско напрежение, например от две или три батерии, а някои конструктивни компоненти изискват напрежение от 12 ... 15V с ниска консумация на ток. Доста често усилвателният преобразувател се нарича кратко и ясно думата "бустер".

Фиг.6. Функционална схема на усилвателен преобразувател

Входното напрежение Uin се подава към входния филтър Cin и към последователно свързаните L и превключващия транзистор VT. VD диод е свързан към точката на свързване на бобината и изтичането на транзистора. Товарът Rl и шунтиращият кондензатор Cout са свързани към другия извод на диода.

Транзисторът VT се управлява от управляваща верига, която генерира стабилен честотен контролен сигнал с регулируем работен цикъл D, точно както е описано малко по-горе при описание на веригата на хеликоптера (фиг. 3). Диод VD в точното време блокира товара от ключовия транзистор.

Когато ключовият транзистор е отворен, изходът на бобината L, вдясно според схемата, е свързан към отрицателния полюс на източника на захранване Uin. Увеличаването на тока (засяга влиянието на индуктивността) от източника на захранване протича през намотката и отворения транзистор, енергията се натрупва в намотката.

По това време диодът VD блокира товара и изходния кондензатор от превключващата верига, като по този начин предотвратява разреждането на изходния кондензатор през отворения транзистор. Товарът в този момент се захранва от енергията, съхранявана в кондензатора Cout. Естествено, напрежението на изходния кондензатор пада.

Веднага щом изходното напрежение стане малко по-ниско от определеното (определено от настройките на управляващата верига), ключовият транзистор VT се затваря и енергията, съхранена в индуктора, презарежда кондензатора Cout през диода VD, който захранва товара . В този случай ЕМП на самоиндукция на намотката L се добавя към входното напрежение и се прехвърля към товара, следователно изходното напрежение е по-голямо от входното напрежение.

Когато изходното напрежение достигне зададеното ниво на стабилизиране, управляващата верига отваря транзистора VT и процесът се повтаря от фазата на съхранение на енергия.

Универсални преобразуватели - SEPIC (single-ended primary-inductor converter или преобразувател с асиметрично натоварен първичен индуктор).

Такива преобразуватели се използват главно, когато товарът има малка мощност и входното напрежение се променя спрямо изходното напрежение нагоре или надолу.

Фиг.7. Функционална схема на преобразувателя SEPIC

Тя е много подобна на веригата на усилващия преобразувател, показана на фигура 6, но има допълнителни елементи: кондензатор C1 и намотка L2. Именно тези елементи осигуряват работата на преобразувателя в режим на намаляване на напрежението.

Преобразувателите SEPIC се използват в случаите, когато входното напрежение варира в широк диапазон. Пример е 4V-35V до 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Под това име в китайските магазини се продава преобразувател, чиято схема е показана на фигура 8 (щракнете върху снимката, за да я увеличите).

Фиг.8. Принципна схема на преобразувателя SEPIC

Фигура 9 показва външния вид на дъската с обозначението на основните елементи.

Фиг.9. Външен вид на конвертора SEPIC

Фигурата показва основните части съгласно фигура 7. Обърнете внимание на наличието на две бобини L1 L2. По този знак можете да определите, че това е SEPIC конвертор.

Входното напрежение на платката може да бъде в рамките на 4 ... 35V. В този случай изходното напрежение може да се регулира в рамките на 1,23 ... 32V. Работната честота на преобразувателя е 500 kHz.С малки размери от 50 х 25 х 12 мм, платката осигурява мощност до 25 вата. Максимален изходен ток до 3А.

Но тук трябва да се направи една забележка. Ако изходното напрежение е зададено на 10 V, тогава изходният ток не може да бъде по-висок от 2,5 A (25 W). При изходно напрежение от 5V и максимален ток от 3A, мощността ще бъде само 15W. Основното тук е да не прекалявате: или не надвишавайте максимално допустимата мощност, или не надхвърляйте допустимия ток.

Преобразувателят на напрежение е устройство, което променя напрежението на верига. В чуждестранната литература се подразбира: става дума за вериги с променливо напрежение, в противен случай устройството се нарича DC преобразувател. Последните се считат за пълноправни членове на семейството.

Предназначение на преобразувателите на напрежение

Необходимостта от използване на устройства от този вид възниква, когато е необходимо електрическо устройство да бъде внедрено в регион, където стандартите на промишлените електрозахранващи мрежи се различават от тези, определени от разработчиците на продукта. Честотите и амплитудата на напрежението в САЩ са противопоставени на Европа и Русия. Виждаме редица причини. Тесла забеляза: с увеличаване на честотата е възможно драстично да се намали теглото на медната намотка на трансформатора, когато параметърът достигне 700 Hz, електричеството става до голяма степен безопасно за човешкото тяло. В същото време се увеличават загубите на ядрата и започва излъчването на електромагнитна вълна в космоса.

Преобразувател на напрежение

Оценявайки тежестта на аргументите, САЩ, под влиянието на Никола Тесла, легализираха честотата от 60 Hz. В Русия (Европа) те взеха под внимание аргументите на известния инженер Доливо-Доброволски (той обоснова рентабилността на използването на трифазни мрежи). В цяла Евразия 50 Hz станаха де факто стандарт. Амплитудите на напрежението бяха избрани удобни. 220 волта са опасни за хората, потребителят едновременно харчи по-малко ток. Напречното сечение на медните проводници може да бъде значително намалено. Американските 110 волта AC не могат да се считат за напълно безопасни. Хората са наясно, научени от бойци, повече от веднъж главният герой унищожава врага с електрически разряд на местната електрическа мрежа.

Влиянието на параметрите върху техниката се описва просто:

1. Оборотите на двигателя се определят от амплитудата на приложеното напрежение. Скоростта на въртене на вала на асинхронен двигател с ротор с катерица директно зависи от честотата на захранващата мрежа.
2. Нагревателните устройства са проектирани за работен ток, пропорционален на големината на напрежението. Съпротивлението е предимно активно. Мощността се променя четирикратно (токът се взема на квадрат) с подобна вариация между 110/220 волтови мрежи. Потребителят очаква номинални параметри от продукта, устройството може да не е проектирано за нестандартна работа.
3. Домакинските уреди в състава често използват напрежение, различно от мрежата, със строго определена амплитуда. Условията се осигуряват от захранването. За нормална работа е необходим преобразувател на напрежение.

Защо световната практика се нуждае от различни напрежения

Електрификацията се извършва масово от началото на 20 век. Участваха голям брой хора, като всеки преследваше, освен обективни, и своите интереси. Едисон промотира постоянно напрежение, Тесла от злоба - променливо. Доливо-Доброволски имаше причина да не харесва втория учен (конфликт на интереси в областта на трифазните мрежи), може би той въведе честотата от 50 Hz напук на Съединените щати, Европа се вслуша в мнението на инженер по-близо до този квартал.

Що се отнася до СССР, няма съмнение: напрежението от 220 волта е оставено само по военни, стратегически причини за конфронтация в Студената война. Диаметърът на цигарата съответства на калибъра на патрона за бързо прехвърляне на оборудването към производството на специфични продукти.

Местоположение на преобразувателите на напрежение в общата класификация

• Постоянен ток:

1. Преобразуватели на ниво на напрежение (обсъдени по-горе).
2. Регулатори на напрежението.
3. Линеен стабилизатор на напрежение.

• AC към DC:

1. Токоизправители.
2. Захранващи устройства.
3. Превключващи стабилизатори на напрежение.

• DC към AC:

1. Инвертори.

• AC напрежение:

1. Трансформатори различни видове.
2. Преобразуватели на напрежение.
3. Регулатори на напрежението.
4. Форма на напрежението и честотни преобразуватели.
5. Трансформатори с променлива честота.

Преобразувателите на напрежение образуват още два класа. Първо захранвания. Всеки съдържа преобразувател на напрежение. Трансформатор. Преобразувателите на нива отговарят на вътрешното определение на предмета на разговора, се открояват в отделен клас. Въпросът е поставен от М.А. Шустов по разглежданата тема.

Класификация на преобразувателите на напрежение

Нека извършим първичната класификация на преобразувателите на напрежение:

Когато използвате конвенционални трансформатори или автотрансформатори за преобразуване на амплитудата на напрежението, имайте предвид честотата. Много двигатели, проектирани да работят при 60 Hz, ще прегреят при 50 Hz мрежи, дори ако амплитудата на напрежението е правилна. Що се отнася до опциите за вградено захранване, далеч не винаги е възможно да превключите настройките. Продуктът може да бъде маркиран със стикер (в допълнение към табелката), който ясно обяснява условията на работа на устройството, според предназначението му. Що се отнася до несъответствията между Европа и Русия (230 - 220 \u003d 10 волта), това несъответствие не влияе значително на работата (има отрицателни точки). В предишни теми отбелязахме влиянието на параметъра върху експлоатационния живот на крушките с нажежаема жичка, електронните лампи.

В съответствие с дизайна в електрониката преобразувателите на напрежение се разделят, както следва:

1. Безтрансформаторен кондензатор.
2. С комутируеми кондензатори.
3. Мултиплексор.
4. Импулсни преобразуватели.
5. Импулсни захранвания.
6. Трансформатор с импулсно възбуждане.
7. Автогенератор.
8. На пиезоелектрически трансформатори.

Проектиране на преобразуватели на напрежение

С увеличаване на честотата се увеличават загубите, причинени от вихрови токове в сърцевините на трансформаторите. Те се опитват да спрат явлението чрез смесване. Ядрото е разделено на плочи, с равнина, успоредна на линиите на магнитното поле. Използва се специална електротехническа стомана с високо съпротивление.

С увеличаването на честотата, магнитният поток се изтласква от дебелината на сърцевината. За увеличаване на индуктивността се използват феромагнитни материали. При високи честоти става непрактично поради горната причина. Магнитната проницаемост спира да расте, няма смисъл да се произвежда такова ядро. В HF се използват широко магнитодиелектрици с пресован прах. Елиминиране на загубите, причинени от вихрови токове. Силата на магнитния поток е силно намалена. Честотата на законите за промяна на тока, напрежението диктува следното правило ...

Енергията, съхранявана от преобразувателя за период, е пропорционална на квадрата на капацитета или индуктивността на системата.

Устройствата използват задвижвания от индуктивен или капацитивен тип. Това обяснява използването на феромагнитни материали в захранванията, обяснява защо Тесла е тръгнал по обратния път в своите експерименти. Ученият използва осцилаторни вериги за създаване на високочестотни токове. Технологията на преобразувателите на напрежение днес се движи по подобен начин. За постоянен ток дизайнът изглежда така:

1. Входното напрежение става захранващо напрежение в същото време.
2. Сърцето на преобразувателя е генератор на променливо напрежение. Добре познат мултивибратор (тригер на два транзистора), изображението е достъпно навсякъде. Понякога е полезно да се използват готови микросхеми от индустриални серии, инвертори.
3. Полученото напрежение е променливо, често с правоъгълна форма. Ако е необходимо, той се усилва, умножава или намалява (с помощта на комутирани кондензатори), коригира се, получава се желаната полярност (преобразувател на полярността на напрежението). Забележка: тези каскади понякога се правят на микросхеми. Мултиплексорите се използват широко за превключване на кондензатори, които съхраняват енергия.

Преобразувателят на напрежение не се изгражда директно без трансформатор. Въпреки това, ако се отклоните от строгата дефиниция, ще бъде възможно да разрешите различни проблеми. Всеки мултивибратор съдържа RC верига, която Тесла прилага. За да получите необходимото напрежение, полярността се прилага чрез правилно извършено включване на диоди и филтърни кондензатори. Токоизправителят е направен мост (виж).

Такива схеми се срещат на практика в електрониката по проста причина: трудно е да се получи висока мощност. Не са създадени полупроводникови превключватели, които да заобикалят ограничението, капацитетът на кондензаторите ще бъде просто гигантски. Поради това производителите непрекъснато се борят за пестене на енергия.

Системният блок на компютъра използва импулсни трансформатори, а кварцовите резонатори се използват за генериране на стабилна чистота. Нека посочим разликата. Работата с високочестотно напрежение ви позволява значително да намалите количеството енергия, съхранявана по време на периода на трептене. Размерите на трансформаторите могат да бъдат значително намалени, вредните феромагнитни сърцевини могат да бъдат изхвърлени напълно, намалявайки теглото. Има дизайнерски характеристики от друг вид. Както изключителният схемен инженер M.A. Шустов:

1. По-малки индуктивни преобразуватели, при равни други условия. Поради това те се използват за големи мощности. Какво виждаме на примера на трансформаторите.
2. Що се отнася до капацитивните преобразуватели, изгодно е да се използват за ниски мощности. Нека помислим за мултивибратори с RC верига.

Чували ли сте за "трансформаторите" на постоянно напрежение. Приемливо е да се позовава на характеристиките на дизайна. Като част от генератора се използва връзка за обратна връзка - кварцов кристал. Кондензаторът за съхранение контролира режима на работа на транзистора, променливото напрежение под формата на акустична вълна преминава през пиезоелектричния елемент. Поради очевидни обстоятелства работните честоти са в района на единици MHz, мощността е ниска. Ясно е, че системата не е в състояние да предава директно напрежение, терминът трансформатор се използва алегорично.