Pingeparameetri elektrienergia muundamise funktsiooni saavad täita erinevad seadmed, nagu generaatorid, laadijad ja trafoseadmed. Ühel või teisel määral on need kõik võimelised energiaomadusi muutma, kuid mitte alati ei õigusta nende kasutamine end tehniliste ja ergonoomiliste omaduste poolest. See on osaliselt tingitud asjaolust, et enamiku regulaatorite jaoks ei ole voolu muundamise ülesanne võtmetähtsusega - igal juhul, kui räägime nii alalis- kui ka vahelduvvoolust. Just need piirangud ajendasid elektriseadmete tootjaid välja töötama lülitusmuundurit, mis on oma kompaktse suuruse ja pinge stabiliseerimise täpsusega võrreldes soodne.
Seadme tuvastamine
Arvukad raadiotehnika seadmed, automatiseerimis- ja sidevahendid saavad harva hakkama ilma ühefaasiliste ja kolmefaasiliste toiteseadmeteta voolu muundamiseks vahemikus ühikutest kuni sadade voltideni. Pulsiseadmeid kasutatakse kitsamate ülesannete jaoks. Impulsstüüpi elektrimuundur on seade, misteisendab pinget väikeste ajavahemike järel kestusega 1-2 mikronit sekundis. Pingeimpulsid on ristkülikukujulised ja korduvad sagedusega 500–20 000 Hz.
Traditsioonilised reguleeritava pingega muundurid juhivad tavaliselt seadme takistust. See võib olla türistor või transistor, mille kaudu vool voolab pidev alt. Just tema energia põhjustab kontrolleri seadme kuumenemist, mille tõttu osa võimsusest kaob. Selle taustal näeb impulsspinge muundur oma tehniliste ja tööomaduste poolest atraktiivsem välja, kuna selle disain näeb ette minimaalselt osi, mis viib elektriliste häirete vähenemiseni. Konverteri reguleerimiselement on võti, mis töötab erinevates režiimides - näiteks avatud ja suletud olekus. Ja mõlemal juhul vabaneb töö käigus minimaalne soojusenergia hulk, mis suurendab ka seadmete jõudlust.
Inverteri määramine
Kui on vaja muuta elektrienergia parameetreid, kasutatakse impulsstrafosid ühes või teises töökonfiguratsioonis. Nende laia leviku esimesel etapil kasutati neid peamiselt impulsstehnoloogias - näiteks trioodgeneraatorites, gaasilaserites, magnetronides ja diferentseerivates raadioseadmetes. Lisaks, kui seade paranes, hakati neid kasutama kõige tüüpilisemates elektriseadmete esindajates. Ja see ei olnud tingimataspetsialiseeritud varustus. Jällegi, erinevates versioonides saab impulssmuundurit kasutada eelkõige arvutites ja telerites.
Teine, kuid vähem tuntud seda tüüpi trafode funktsioon on kaitse. Iseenesest võib impulssregulatsiooni pidada kaitsemeetmeks, kuid pingeparameetrite reguleerimise eesmärgid on esialgu erinevad. Sellest hoolimata pakuvad spetsiaalsed modifikatsioonid seadmete kaitset koormuse all tekkivate lühiste eest. See kehtib eriti tühikäigul töötavate seadmete kohta. Samuti on olemas impulssseadmed, mis takistavad ülekuumenemist ja liigset pingetõusu.
Seadme disain
Muundur koosneb mitmest mähist (vähem alt kahest). Esimene ja peamine on võrguga ühendatud ja teine saadetakse sihtseadmesse. Mähised võivad olla valmistatud alumiiniumist või vasesulamitest, kuid mõlemal juhul kasutatakse reeglina täiendavat lakiisolatsiooni. Juhtmed on keritud isoleerivale alusele, mis on fikseeritud südamikule - magnetahelale. Madalsagedusmuundurites on südamikud valmistatud trafoterasest või pehmest magnetsulamist ning kõrgsagedusmuundurites ferriidist.
Madalsageduslik magnetahel ise on moodustatud W-, G- või U-kujuliste plaatide komplektidest. Ferriitsüdamikke valmistatakse tavaliselt ühes tükis – sellised osad on olemas keevitusinverterites ja galvaaniisolatsioonitrafodes. Väikese võimsusega kõrgsagedustrafod jatäielikult loobuda südamikust, kuna selle funktsiooni täidab õhukeskkond. Elektriseadmetesse integreerimiseks tagab magnetahela konstruktsiooni raam. See on nn impulssmuundur, mis on suletud kaitsekaanega, millel on märgised ja hoiatusmärgised. Kui parandusprotsessi ajal on vaja seadet eemaldatud kaanega sisse lülitada, tehakse see toiming RCD või isolatsioonitrafo kaudu.
Kui me räägime muunduritest, mida kasutatakse kaasaegses raadio- ja elektrotehnikas, siis on nende ja klassikaliste pingetrafode vahel märkimisväärne erinevus. Kõige märgatavam suuruse ja kaalu vähenemine. Impulssseadmed võivad kaaluda mitu grammi ja toimivad ikka samamoodi.
Tööprotsesside omadused
Nagu juba märgitud, kasutatakse impulsstrafode voolu reguleerimiseks klahve, mis ise võivad muutuda kõrgsageduslike häirete allikateks. See on tüüpiline stabiliseerivatele mudelitele, mis töötavad praeguses lülitusrežiimis.
Lülitushetkedel võivad tekkida tundlikud voolu- ja pingelangused, mis loovad tingimused antifaasi- ja ühisrežiimi häireteks sisendis ja väljundis. Sel põhjusel võimaldab stabiliseerimisfunktsiooniga lülitusvõimsusmuundur häireid kõrvaldavate filtrite kasutamist. Soovimatute elektromagnetiliste tegurite minimeerimiseks lülitatakse lüliti sisse ajal, mil lüliti ei juhi voolu.(avamisel). Seda häirete käsitlemise meetodit kasutatakse ka resonantsmuundurites.
Vaadeldavate seadmete tööprotsessi teine tunnus on negatiivne diferentsia altakistus sisendis pinge stabiliseerumisel koormuse all. See tähendab, et sisendpinge kasvades vool väheneb. Seda tegurit tuleb arvesse võtta, et tagada muunduri stabiilsus, mis on ühendatud suure sisetakistusega allikatega.
Võrdlus lineaarmuunduriga
Erinev alt lineaarsetest seadmetest on impulssadapteritel suurem jõudlus, kompaktne suurus ja võimalus vooluahelate galvaaniliseks isoleerimiseks sisendis ja väljundis. Täiendavate funktsionaalsuste pakkumiseks kolmandate osapoolte seadmete sidumisel ei ole keerukate ühendusskeemide kasutamine vajalik. Kuid impulssmuunduril on ka nõrkusi võrreldes lineaartrafodega. Nende hulka kuuluvad järgmised puudused:
- Tingimusel, et sisendvool või pinge koormuse all muutub, on väljundsignaal ebastabiilne.
- Juba mainitud impulssmüra olemasolu väljund- ja sisendahelates.
- Pärast pinge- ja vooluparameetrite järske muutusi kulub süsteemil siirdehäiretest taastumiseks kauem aega.
- Isevõnkumiste oht, mis võib mõjutada seadme jõudlust. Pealegi on seda tüüpi kõikumised seotud mitte allika võrgu ebastabiilsusega, vaid sellegakonfliktid stabiliseerimisskeemi sees.
DC/DC-muundur
Kõiki alalis-/alalisvoolusüsteemi impulssseadmete variante iseloomustab asjaolu, et klahvid aktiveeruvad spetsiaalsete impulsside transistori suunas ümbersuunamisel. Tulevikus toimub kasvava pinge tõttu transistoride loogiline lukustumine, pealegi kondensaatori laadimise taustal. Just see omadus eristab alalis-alalisvoolu lülitusseadet sarnastest sõltumatute inverterseadmete seadmetest.
Tavaliselt jälgivad need seadmed alalispinget koormuse all, kui nad varustavad võrku alalisvoolu. Selline juhtimine saavutatakse avaliku võtme pinge reguleerimisega. Väikesed vooluväärtused võimaldavad fikseerida kõrge jõudluse taseme, mille juures kasutegur võib ulatuda 95% -ni. Süsteemi tippjõudluse seadistamine on impulssvoolumuundurite märkimisväärne pluss, kuid alalis-alalisvooluahela rakendamine pole igas konstruktsioonis võimalik. Seadmes peaks kontaktvõrk esialgu toimima allikana – seda põhimõtet kasutatakse eelkõige akude ja akude puhul.
Boost Converter
Selle trafo abil tõstetakse pinge 12-lt 220 V-ni. Seda kasutatakse olukordades, kus pole sobivate võimsusparameetritega allikat, kuid seadmele on vaja anda toide standardist võrku. Teisisõnu,erinevate võimsusvajadustega tarbijale tuleb teatud omadustega allikast tuua adapter. Impulsspingemuundurite 12-220 V skemaatilised konstruktsioonid võimaldavad ühendada seadmeid, mis töötavad sagedusel 50 Hz. Lisaks ei tohiks seadme võimsus ületada trafo maksimaalset nimivõimsust. Ja isegi kui pinge parameetrid ühtivad, peab tarbijaseadmel olema kaitse võrgu ülekoormuse eest. Sellel pinge korrigeerimise meetodil on mitmeid eeliseid:
- Pika tööseansi võimalus maksimaalsel koormusel ilma katkestusteta.
- Automaatne väljundvõimsuse reguleerimine.
- Suurem efektiivsus tagab nii seadme töörežiimi stabiilsuse kui ka elektriahela töö kõrge töökindluse.
Alla-alla lülitusmuundur
Madala sagedusega või väikese võimsusega seadmete kasutamisel on täiesti loomulik, et võib tekkida vajadus pingeindikaatorit alandada. Näiteks tuleb seda ülesannet sageli kokku puutuda valgustusseadmete ühendamisel - näiteks LED-taustvalgustusega. Konverteri langetamiseks sulgub reguleeriv lülitusklahv, mille järel kogub see "lisaenergiat". Ahelas olev spetsiaalne diood ei lase voolu toiteallikast tarbijale. Samal ajal võivad iseinduktsioonisüsteemides alaldi dioodid läbida negatiivseid pingeimpulsse. 24-12 V impulssmuundurite töös on väljundi stabiliseerimise funktsioon eriti oluline. Nii lineaarsed kuiotseimpulsi stabilisaatorid. Kasumlikum on kasutada teist tüüpi laius- või sagedusmodulatsiooniga seadmeid. Esimesel juhul korrigeeritakse juhtimpulsside kestust ja teisel juhul nende esinemise sagedust. Samuti on olemas segajuhtimisega stabilisaatorid, milles operaator saab vajadusel muuta konfiguratsiooni impulsside sageduse ja kestuse reguleerimiseks.
Impulsi laiuse muundur
Töö käigus kasutatakse seadet, mis kogub energiat transformatsiooni tulemusena. Seda saab lisada põhistruktuuri või ühendada otse sisendpingega ilma muundurile viitamata. Ühel või teisel viisil on väljundiks keskmine pinge indikaator, mille määrab sisendpinge väärtus ja lülitusklahvi impulsside töötsükkel. Operatsioonivõimendil on spetsiaalne kalkulaator, mis hindab sisend- ja väljundsignaalide parameetreid, registreerides nendevahelise erinevuse. Kui väljundpinge on võrdluspingest väiksem, ühendatakse regulaatoriga modulaator, mis suurendab lülitusvõtme avatud oleku kestust kella generaatori aja suhtes. Sisendpinge muutudes reguleerib lülitusmuundur võtmega juhtahelat nii, et väljundi ja võrdluspinge erinevus oleks minimaalne.
Järeldus
Puhtal kujul ilma abiseadmeid ühendamataNagu alaldid ja stabilisaatorid, vähenevad muunduri funktsioonid oluliselt, kuigi efektiivsus jääb kõrgele tasemele. Teisendusseadmed, mis harva saavad ilma lisaseadmeteta, hõlmavad vahelduvvooluvõrkude regulaatoreid. Vähem alt sel juhul peate sisendisse paigaldama silumisfiltri ja alaldi. Ja vastupidi, alalisvoolu impulssmuundurid nii sisendis kui ka väljundis suudavad iseseisv alt täita oma põhifunktsiooni. Kuid isegi sellistes süsteemides on oluline, et seade saaks pinge stabiliseerimise ülesannet täita. Ärge unustage ka võimalikke häireid stabilisaatorisüsteemi lülituslülitite aktiivsel kasutamisel. Sellistes maanduseta rakendustes on soovitatav ühendada muunduriplokiga mürafilter.
