Funksioni i konvertimit të energjisë elektrike në parametrin e tensionit mund të kryhet nga pajisje të ndryshme si gjeneratorë, karikues dhe pajisje transformatorësh. Në një shkallë ose në një tjetër, të gjithë ata janë në gjendje të ndryshojnë karakteristikat e energjisë, por jo gjithmonë përdorimi i tyre justifikon veten për sa i përket cilësive teknike dhe ergonomike. Kjo është pjesërisht për shkak të faktit se detyra e transformimit të rrymës për shumicën e rregullatorëve nuk është thelbësore - në çdo rast, nëse flasim për rrymë direkte dhe alternative. Janë këto kufizime që i motivuan prodhuesit e pajisjeve elektrike për të zhvilluar një konvertues komutues, i cili krahasohet në mënyrë të favorshme me madhësinë e tij kompakte dhe saktësinë e stabilizimit të tensionit.
Zbulimi i pajisjes
Pajisje të shumta radio-inxhinierike, mjete automatizimi dhe komunikimi rrallëherë bëjnë pa pajisje të fuqisë njëfazore dhe trefazore për transformimin e rrymës në intervalet nga njësitë në qindra volt-amper. Pajisjet e pulsit përdoren për detyra më të ngushta. Një konvertues elektrik i një lloji pulsi është një pajisje qëtransformon tensionin në intervale të vogla kohore me një kohëzgjatje të rendit 1-2 mikron/sek. Impulset e tensionit janë në formë drejtkëndëshe dhe përsëriten në një frekuencë prej 500-20,000 Hz.
Konvertorët tradicionalë të rregullueshëm me tension zakonisht kontrollojnë shkallën e rezistencës së pajisjes. Mund të jetë një tiristor ose një transistor përmes të cilit rryma rrjedh vazhdimisht. Është energjia e tij që bën që pajisja e kontrolluesit të nxehet, për shkak të së cilës një pjesë e fuqisë humbet. Në këtë sfond, një konvertues i tensionit të pulsit duket më tërheqës për sa i përket vetive të tij teknike dhe operacionale, pasi dizajni i tij parashikon një minimum pjesësh, gjë që çon në një ulje të ndërhyrjes elektrike. Elementi rregullues i konvertuesit është një çelës që funksionon në mënyra të ndryshme - për shembull, në një gjendje të hapur dhe të mbyllur. Dhe në të dyja rastet, sasia minimale e energjisë termike lirohet gjatë funksionimit, e cila gjithashtu rrit performancën e pajisjes.
Detyrim inverter
Kudo që kërkohet një ndryshim në parametrat e energjisë elektrike, transformatorët e pulsit përdoren në një ose një tjetër konfigurim operacional. Në fazën e parë të shpërndarjes së tyre të gjerë, ato u përdorën kryesisht në teknologjinë e pulsit - për shembull, në gjeneratorët e triodave, lazerët e gazit, magnetronet dhe pajisjet radio diferencuese. Më tej, ndërsa pajisja u përmirësua, ato filluan të përdoren në shumicën e përfaqësuesve tipikë të pajisjeve elektrike. Dhe nuk ishte domosdoshmërishtpajisje të specializuara. Përsëri, në versione të ndryshme, një konvertues pulsi mund të jetë i pranishëm në kompjuterë dhe televizorë, në veçanti.
Një funksion tjetër, por më pak i njohur i transformatorëve të këtij lloji është mbrojtës. Në vetvete, rregullimi i impulsit mund të konsiderohet si një masë mbrojtëse, por qëllimet e rregullimit të parametrave të tensionit fillimisht janë të ndryshme. Sidoqoftë, modifikimet speciale sigurojnë mbrojtje të pajisjeve kundër qarqeve të shkurtra nën ngarkesë. Kjo është veçanërisht e vërtetë për pajisjet që funksionojnë në modalitete boshe. Ekzistojnë gjithashtu pajisje pulsi që parandalojnë mbinxehjen dhe rritjen e tepërt të tensionit.
Dizajni i pajisjes
Konvertuesi përbëhet nga disa mbështjellje (të paktën dy). E para dhe kryesore është e lidhur me rrjetin, dhe e dyta dërgohet në pajisjen e synuar. Dredha-dredha mund të bëhen nga lidhje alumini ose bakri, por në të dyja rastet, si rregull, përdoret izolim shtesë me llak. Telat janë mbështjellë në një bazë izoluese, e cila është e fiksuar në bërthamën - qarkun magnetik. Në konvertuesit me frekuencë të ulët, bërthamat janë bërë prej çeliku transformator ose një aliazh të butë magnetik, dhe në konvertuesit me frekuencë të lartë, ato bazohen në ferrit.
Vetë qarku magnetik me frekuencë të ulët formohet nga grupe pllakash në formë W, G ose U. Bërthamat e ferritit zakonisht bëhen në një copë - pjesë të tilla janë të pranishme në invertorët e saldimit dhe transformatorët e izolimit galvanik. Transformatorët me frekuencë të lartë me fuqi të ulët dhelihet plotësisht nga bërthama, pasi funksioni i tij kryhet nga mjedisi ajror. Për integrimin në pajisjet elektrike, dizajni i qarkut magnetik sigurohet nga një kornizë. Kjo është e ashtuquajtura njësi e konvertuesit të pulsit, e cila mbyllet me një mbulesë mbrojtëse me shenja dhe etiketa paralajmëruese. Nëse gjatë procesit të riparimit është e nevojshme të ndizni pajisjen me kapakun e hequr, ky operacion kryhet përmes një RCD ose një transformatori izolues.
Nëse flasim për konvertuesit që përdoren në radio dhe inxhinierinë elektrike moderne, atëherë do të ketë një ndryshim të rëndësishëm midis tyre dhe transformatorëve klasikë të tensionit. Ulja më e dukshme në madhësi dhe peshë. Pajisjet e pulsit mund të peshojnë disa gram dhe vazhdojnë të kryejnë të njëjtën gjë.
Veçoritë e proceseve operative
Siç është përmendur tashmë, çelësat përdoren për të rregulluar rrymën në transformatorët e pulsit, të cilët vetë mund të bëhen burime të ndërhyrjeve me frekuencë të lartë. Kjo është tipike për modelet stabilizuese që funksionojnë në modalitetin aktual të ndërrimit.
Në momentet e ndërrimit mund të ndodhin rënie të ndjeshme të rrymës dhe tensionit, të cilat krijojnë kushte për ndërhyrje antifazore dhe të zakonshme në hyrje dhe dalje. Për këtë arsye, një konvertues i fuqisë komutuese me një funksion stabilizues parashikon përdorimin e filtrave që eliminojnë ndërhyrjet. Për të minimizuar faktorët elektromagnetikë të padëshiruar, çelësi ndërrohet në momentet kur çelësi nuk përçon rrymë.(kur hapet). Kjo metodë e trajtimit të interferencave përdoret gjithashtu në konvertuesit rezonantë.
Një veçori tjetër e procesit të punës së pajisjeve në shqyrtim është rezistenca diferenciale negative në hyrje kur tensioni stabilizohet nën ngarkesë. Kjo do të thotë, me rritjen e tensionit të hyrjes, rryma zvogëlohet. Ky faktor duhet të merret parasysh për të siguruar qëndrueshmërinë e konvertuesit, i cili është i lidhur me burime me rezistencë të lartë të brendshme.
Krahasimi me konvertuesin linear
Ndryshe nga pajisjet lineare, përshtatësit e pulsit kanë në mënyrë të favorshme performancë më të lartë, madhësi kompakte dhe mundësinë e izolimit galvanik të qarqeve në hyrje dhe në dalje. Për të siguruar funksionalitet shtesë me lidhjen e pajisjeve të palëve të treta, nuk kërkohet përdorimi i skemave komplekse të lidhjes. Por ka edhe dobësi në konvertuesin e pulsit në krahasim me transformatorët linearë. Këto përfshijnë disavantazhet e mëposhtme:
- Në kushtet e ndryshimit të rrymës ose tensionit të hyrjes nën ngarkesë, sinjali i daljes është i paqëndrueshëm.
- Prania e zhurmës së impulsit të përmendur tashmë në qarqet e daljes dhe hyrjes.
- Pas ndryshimeve të papritura në parametrat e tensionit dhe rrymës, sistemit i duhet më shumë kohë për t'u rikuperuar nga kalimet.
- Rreziku i vetëlëkundjeve që mund të ndikojnë në performancën e pajisjes. Për më tepër, luhatjet e këtij lloji shoqërohen jo me paqëndrueshmërinë e rrjetit të burimit, por mekonfliktet brenda skemës së stabilizimit.
Konvertuesi DC/DC
Të gjitha llojet e pajisjeve impulse të sistemit DC / DC karakterizohen nga fakti se çelësat aktivizohen gjatë përkthimit të impulseve speciale në drejtim të transistorit. Në të ardhmen, për shkak të tensionit në rritje, ndodh një mbyllje logjike e transistorëve, për më tepër, në sfondin e rimbushjes së kondensatorit. Është kjo veçori që e dallon pajisjen komutuese DC-DC nga pajisjet e ngjashme në pajisjet e pavarura me inverter.
Në mënyrë tipike, këto pajisje kryejnë monitorim të tensionit DC nën ngarkesë në procesin e furnizimit me energji DC në rrjet. Ky lloj kontrolli arrihet duke rregulluar tensionin në çelësin publik. Vlerat e vogla të rrymës bëjnë të mundur fiksimin e një niveli të lartë të performancës, në të cilin efikasiteti mund të arrijë 95%. Vendosja e performancës maksimale të sistemit është një plus i rëndësishëm i konvertuesve të rrymës së pulsit, megjithatë, zbatimi i qarkut DC-DC nuk është i mundur në çdo dizajn. Në pajisje, rrjeti i kontaktit fillimisht duhet të veprojë si burim - në veçanti, ky parim përdoret në bateri dhe bateri.
Konvertuesi përforcues
Me ndihmën e këtij transformatori, tensioni rritet nga 12 në 220 V. Përdoret në situata kur nuk ka burim me parametra të përshtatshëm të fuqisë, por është e nevojshme të sigurohet energji për pajisjen nga një standard. rrjeti. Me fjale te tjera,një përshtatës duhet të futet nga një burim me disa karakteristika tek një konsumator me kërkesa të ndryshme për energji. Hartimet skematike të konvertuesve të tensionit të pulsit 12-220 V lejojnë lidhjen e pajisjeve që funksionojnë në një frekuencë prej 50 Hz. Për më tepër, fuqia e pajisjes nuk duhet të kalojë vlerën maksimale të fuqisë së transformatorit. Dhe edhe nëse parametrat e tensionit përputhen, pajisja e konsumatorit duhet të ketë mbrojtje nga mbingarkesat e rrjetit. Kjo metodë e korrigjimit të tensionit ka disa përparësi:
- Mundësia e një seance pune të gjatë me ngarkesë maksimale pa ndërprerje.
- Rregullimi automatik i fuqisë dalëse.
- Rritja e efikasitetit siguron si stabilitetin e mënyrës së funksionimit të pajisjes ashtu edhe besueshmërinë e lartë të funksionit të qarkut elektrik.
Konvertuesi me ndërrim poshtë-poshtë
Kur përdorni pajisje me frekuencë të ulët ose me fuqi të ulët, është krejt e natyrshme që mund të ketë nevojë për të ulur treguesin e tensionit. Për shembull, kjo detyrë shpesh haset kur lidhni pajisjet e ndriçimit - për shembull, ndriçimi i pasmë LED. Për të ulur konvertuesin mbyllet çelësi i kalimit rregullues, pas së cilës grumbullon energji "ekstra". Një diodë e veçantë në qark nuk lejon rrymë nga burimi i furnizimit te konsumatori. Në të njëjtën kohë, në sistemet e vetë-induksionit, diodat ndreqës mund të kalojnë impulse të tensionit negativ. Në funksionimin e konvertuesve të pulsit 24-12 V, funksioni i stabilizimit të daljes është veçanërisht i rëndësishëm. Si lineare ashtu edhestabilizues të drejtpërdrejtë të impulsit. Është më fitimprurëse përdorimi i pajisjeve të llojit të dytë me modulim të gjerësisë ose frekuencës. Në rastin e parë, kohëzgjatja e pulseve të kontrollit do të korrigjohet, dhe në të dytën, frekuenca e shfaqjes së tyre. Ka edhe stabilizues me kontroll të përzier, në të cilët operatori, nëse është e nevojshme, mund të ndryshojë konfigurimin për rregullimin e pulseve në frekuencë dhe kohëzgjatje.
Konvertuesi i gjerësisë së pulsit
Në procesin e punës përdoret një pajisje që grumbullon energji si rezultat i transformimit. Mund të përfshihet në strukturën bazë ose të lidhet drejtpërdrejt me tensionin e hyrjes pa iu referuar konvertuesit. Në një mënyrë ose në një tjetër, dalja do të jetë një tregues i tensionit mesatar, i përcaktuar nga vlera e tensionit të hyrjes dhe cikli i detyrës së impulseve nga çelësi i kalimit. Përforcuesi operacional ka një kalkulator të veçantë që vlerëson parametrat e sinjaleve hyrëse dhe dalëse, duke regjistruar diferencën midis tyre. Nëse voltazhi i daljes është më i vogël se tensioni i referencës, atëherë një modulator lidhet me rregullimin, i cili rrit kohëzgjatjen e gjendjes së hapur të çelësit komutues në krahasim me kohën e gjeneratorit të orës. Ndërsa tensioni i hyrjes ndryshon, konverteri komutues rregullon qarkun e kontrollit të çelësit në mënyrë që diferenca midis tensionit të daljes dhe tensionit të referencës të minimizohet.
Përfundim
Në formën e tij të pastër pa lidhjen e pajisjeve ndihmësesi ndreqësit dhe stabilizuesit, funksionet e konvertuesit janë ulur ndjeshëm, megjithëse efikasiteti mbetet në një nivel të lartë. Pajisjet e transformimit që rrallë bëjnë pa pajisje shtesë përfshijnë rregullatorë në rrjetet AC. Të paktën në këtë rast, do t'ju duhet të instaloni një filtër zbutës dhe një ndreqës në hyrje. Në të kundërt, konvertuesit e pulsit të rrymave elektrike direkte si në hyrje ashtu edhe në dalje mund të mbështesin në mënyrë autonome funksionin e tyre kryesor. Por edhe në sisteme të tilla, është e rëndësishme që pajisja të mund të kryejë detyrën e stabilizimit të tensionit. Gjithashtu, mos harroni për ndërhyrjen e mundshme me përdorimin aktiv të çelsave ndërruese në sistemin e stabilizatorit. Në aplikacione të tilla jo të bazuara, rekomandohet të lidhni një filtër zhurme me bllokun e konvertuesit.
