عملکرد تبدیل الکتریسیته در پارامتر ولتاژ توسط دستگاه های مختلفی مانند ژنراتور، شارژر و دستگاه ترانسفورماتور قابل انجام است. همه آنها به یک درجه یا دیگری قادر به تغییر ویژگی های انرژی هستند، اما همیشه استفاده از آنها از نظر کیفیت فنی و ارگونومیکی خود را توجیه نمی کند. این تا حدودی به این دلیل است که وظیفه تبدیل جریان برای اکثر تنظیم کننده ها یک کار کلیدی نیست - در هر صورت، اگر در مورد جریان مستقیم و متناوب صحبت کنیم. این محدودیت‌ها است که تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی را برانگیخت تا مبدل سوئیچینگ را توسعه دهند که با اندازه فشرده و دقت تثبیت ولتاژ آن مقایسه می‌شود.
تشخیص دستگاه
بسیاری از دستگاه های مهندسی رادیو، وسایل اتوماسیون و ارتباطات به ندرت بدون دستگاه های برق تک فاز و سه فاز برای تبدیل جریان در محدوده از واحد تا صدها ولت آمپر عمل می کنند. دستگاه های پالس برای کارهای باریک تر استفاده می شوند. مبدل الکتریکی از نوع پالسی وسیله ای است کهولتاژ را در فواصل زمانی کوچک با مدت زمان 1-2 میکرون در ثانیه تغییر می دهد. پالس های ولتاژ مستطیل شکل هستند و در فرکانس 500-20000 هرتز تکرار می شوند.
مبدل های سنتی قابل تنظیم ولتاژ معمولاً درجه مقاومت دستگاه را کنترل می کنند. این می تواند یک تریستور یا یک ترانزیستور باشد که جریان به طور مداوم از آن عبور می کند. این انرژی اوست که باعث گرم شدن دستگاه کنترلر می شود و در نتیجه بخشی از برق از بین می رود. در برابر این پس زمینه، مبدل ولتاژ پالس از نظر ویژگی های فنی و عملیاتی جذاب تر به نظر می رسد، زیرا طراحی آن حداقل قطعات را فراهم می کند، که منجر به کاهش تداخل الکتریکی می شود. عنصر تنظیم کننده مبدل کلیدی است که در حالت های مختلف کار می کند - به عنوان مثال، در حالت باز و بسته. و در هر دو حالت حداقل انرژی حرارتی در حین کار آزاد می شود که باعث افزایش کارایی تجهیزات نیز می شود.
تخصیص اینورتر
هر جا که نیاز به تغییر در پارامترهای الکتریسیته باشد، ترانسفورماتورهای پالس در یک یا آن پیکربندی عملیاتی استفاده می شوند. در اولین مرحله توزیع گسترده آنها، آنها عمدتاً در فناوری پالس - به عنوان مثال، در ژنراتورهای تریود، لیزرهای گازی، مگنترون ها و تجهیزات رادیویی متمایز استفاده می شدند. علاوه بر این، با بهبود دستگاه، آنها شروع به استفاده در اکثر نمایندگان معمولی تجهیزات الکتریکی کردند. و لزوماً اینطور نبودتجهیزات تخصصی باز هم در نسخه های مختلف، مبدل پالس می تواند به ویژه در رایانه ها و تلویزیون ها وجود داشته باشد.
کارکرد دیگر، اما کمتر شناخته شده ترانسفورماتورهای این نوع، محافظ است. به خودی خود، تنظیم ضربه می تواند به عنوان یک اقدام محافظتی در نظر گرفته شود، اما اهداف تنظیم پارامترهای ولتاژ در ابتدا متفاوت است. با این وجود، اصلاحات ویژه از تجهیزات در برابر اتصال کوتاه تحت بار محافظت می کند. این امر به ویژه برای تجهیزاتی که در حالت های بیکار کار می کنند صادق است. دستگاه های پالسی نیز وجود دارند که از گرمای بیش از حد و افزایش ولتاژ بیش از حد جلوگیری می کنند.
طراحی دستگاه
مبدل از چندین سیم پیچ (حداقل دو) تشکیل شده است. اولین و اصلی به شبکه متصل می شود و دومی به دستگاه مورد نظر ارسال می شود. سیم پیچ ها را می توان از آلیاژهای آلومینیوم یا مس ساخت، اما در هر دو مورد، به عنوان یک قاعده، از عایق لاک اضافی استفاده می شود. سیم ها روی یک پایه عایق پیچیده می شوند که روی هسته - مدار مغناطیسی ثابت شده است. در مبدل‌های فرکانس پایین، هسته‌ها از فولاد ترانسفورماتور یا آلیاژ مغناطیسی نرم و در مبدل‌های فرکانس بالا بر پایه فریت ساخته می‌شوند.
مدار مغناطیسی فرکانس پایین خود توسط مجموعه ای از صفحات W، G یا U شکل تشکیل می شود. هسته های فریت معمولاً به صورت یک تکه ساخته می شوند - چنین قطعاتی در اینورترهای جوشکاری و ترانسفورماتورهای عایق گالوانیکی وجود دارند. ترانسفورماتورهای فرکانس بالا کم توان وهسته را کاملاً کنار بگذارید، زیرا عملکرد آن توسط محیط هوا انجام می شود. برای ادغام در دستگاه های الکتریکی، طراحی مدار مغناطیسی توسط یک قاب ارائه می شود. این واحد به اصطلاح مبدل پالس است که با یک پوشش محافظ با علائم و برچسب های هشدار بسته می شود. اگر در طول فرآیند تعمیر نیاز به روشن کردن دستگاه با درپوش برداشته شده باشد، این عمل از طریق یک RCD یا یک ترانسفورماتور ایزوله انجام می شود.
اگر در مورد مبدل هایی صحبت کنیم که در رادیو و مهندسی برق مدرن استفاده می شوند، تفاوت قابل توجهی بین آنها و ترانسفورماتورهای ولتاژ کلاسیک وجود خواهد داشت. محسوس ترین کاهش در اندازه و وزن. دستگاه های پالس می توانند چندین گرم وزن داشته باشند و همچنان عملکرد مشابهی دارند.
ویژگی های فرآیندهای عملیاتی
همانطور که قبلاً اشاره شد، از کلیدها برای تنظیم جریان در ترانسفورماتورهای پالس استفاده می شود که خود می توانند به منابع تداخل فرکانس بالا تبدیل شوند. این برای مدل‌های تثبیت‌کننده که در حالت سوئیچینگ فعلی کار می‌کنند، معمول است.
در لحظه های سوئیچینگ، افت جریان و ولتاژ حساس ممکن است رخ دهد که شرایطی را برای تداخل ضد فاز و حالت مشترک در ورودی و خروجی ایجاد می کند. به همین دلیل، یک مبدل قدرت سوئیچینگ با عملکرد تثبیت کننده امکان استفاده از فیلترهایی را فراهم می کند که تداخل را از بین می برند. برای به حداقل رساندن عوامل الکترومغناطیسی ناخواسته، سوئیچ در مواقعی که سوئیچ رسانای جریان نیست سوئیچ می شود.(وقتی باز است). این روش مقابله با تداخل در مبدل های تشدید نیز استفاده می شود.
یکی دیگر از ویژگی های فرآیند کار دستگاه های مورد بررسی، مقاومت دیفرانسیل منفی در ورودی هنگام تثبیت ولتاژ تحت بار است. یعنی با افزایش ولتاژ ورودی جریان کاهش می یابد. برای اطمینان از پایداری مبدل که به منابعی با مقاومت داخلی بالا متصل است، باید این فاکتور را در نظر گرفت.
مقایسه با مبدل خطی
برخلاف دستگاه های خطی، آداپتورهای پالس عملکرد مطلوب، اندازه فشرده و امکان جداسازی گالوانیکی مدارها در ورودی و خروجی را دارند. برای ارائه عملکرد اضافی با اتصال دستگاه های شخص ثالث، استفاده از طرح های اتصال پیچیده مورد نیاز نیست. اما در مبدل پالس در مقایسه با ترانسفورماتورهای خطی نیز ضعف هایی وجود دارد. این موارد شامل معایب زیر است:
- در شرایط تغییر جریان ورودی یا ولتاژ تحت بار، سیگنال خروجی ناپایدار است.
- وجود نویز ضربه ای ذکر شده در مدارهای خروجی و ورودی.
- بعد از تغییرات ناگهانی در پارامترهای ولتاژ و جریان، بازیابی سیستم از گذراها بیشتر طول می کشد.
- خطر خود نوسانی که ممکن است بر عملکرد تجهیزات تأثیر بگذارد. علاوه بر این، نوسانات از این نوع نه با بی ثباتی شبکه منبع، بلکه بادرگیری در طرح تثبیت.
تبدیل DC/DC
همه انواع دستگاه های ضربه ای سیستم DC / DC با این واقعیت مشخص می شوند که کلیدها در هنگام ترجمه تکانه های خاص در جهت ترانزیستور فعال می شوند. در آینده، به دلیل افزایش ولتاژ، قفل منطقی ترانزیستورها اتفاق می افتد، علاوه بر این، در پس زمینه شارژ مجدد خازن. این ویژگی است که دستگاه سوئیچینگ DC-DC را از دستگاه های مشابه در تجهیزات اینورتر مستقل متمایز می کند.
معمولاً، این دستگاه ها نظارت بر ولتاژ DC را تحت بار در فرآیند تامین برق DC به شبکه انجام می دهند. این نوع کنترل با تنظیم ولتاژ روی کلید عمومی به دست می آید. مقادیر کوچک جریان، تنظیم سطح بالایی از عملکرد را ممکن می کند، که در آن راندمان می تواند به 95٪ برسد. تنظیم حداکثر عملکرد سیستم یک مزیت قابل توجه مبدل های جریان پالس است، با این حال، اجرای مدار DC-DC در هر طراحی امکان پذیر نیست. در دستگاه، شبکه تماس در ابتدا باید به عنوان منبع عمل کند - به ویژه، این اصل در باتری ها و باتری ها استفاده می شود.
تبدیل تقویت کننده
با کمک این ترانسفورماتور ولتاژ از 12 به 220 ولت افزایش می یابد و در مواقعی استفاده می شود که منبعی با پارامترهای برق مناسب وجود ندارد اما باید برق دستگاه را از استاندارد تامین کرد. شبکه. به عبارت دیگر،یک آداپتور باید از منبعی با برخی ویژگی ها به مصرف کننده ای با نیازهای برق مختلف معرفی شود. طرح های شماتیک مبدل های ولتاژ پالس 12-220 ولت امکان اتصال دستگاه هایی که در فرکانس 50 هرتز کار می کنند را می دهد. علاوه بر این، توان تجهیزات نباید از حداکثر توان ترانسفورماتور تجاوز کند. و حتی اگر پارامترهای ولتاژ مطابقت داشته باشند، دستگاه مصرف کننده باید محافظت در برابر اضافه بار شبکه داشته باشد. این روش تصحیح ولتاژ چندین مزیت دارد:
- امکان یک جلسه کاری طولانی با حداکثر بار بدون وقفه.
- تنظیم خودکار خروجی برق.
- افزایش راندمان هم پایداری حالت عملکرد دستگاه و هم قابلیت اطمینان بالای عملکرد مدار الکتریکی را تضمین می کند.
مبدل سوئیچینگ رو به پایین
هنگام استفاده از تجهیزات کم فرکانس یا کم مصرف، کاملاً طبیعی است که ممکن است نیاز به کاهش نشانگر ولتاژ وجود داشته باشد. به عنوان مثال، این کار اغلب هنگام اتصال دستگاه های روشنایی - به عنوان مثال، نور پس زمینه LED- مواجه می شود. برای پایین آوردن مبدل، کلید کلید تنظیم کننده را می بندد، پس از آن انرژی "اضافی" را جمع می کند. یک دیود ویژه در مدار جریانی را از منبع تغذیه به مصرف کننده نمی دهد. در عین حال، در سیستم های خود القایی، دیودهای یکسو کننده می توانند پالس های ولتاژ منفی را عبور دهند. در عملکرد مبدل های پالس 24-12 ولت، عملکرد تثبیت خروجی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هم خطی و همتثبیت کننده های مستقیم ضربه استفاده از دستگاه های نوع دوم با مدولاسیون عرض یا فرکانس سود بیشتری دارد. در حالت اول، مدت زمان پالس های کنترلی تصحیح می شود و در حالت دوم، دفعات وقوع آنها اصلاح می شود. همچنین تثبیت کننده هایی با کنترل ترکیبی وجود دارد که در آن اپراتور می تواند در صورت لزوم پیکربندی تنظیم پالس ها را در فرکانس و مدت زمان تغییر دهد.
تبدیل پهنای پالس
در فرآیند کار از وسیله ای استفاده می شود که در نتیجه تبدیل انرژی را جمع می کند. می توان آن را در ساختار اصلی قرار داد یا مستقیماً بدون اشاره به مبدل به ولتاژ ورودی متصل شد. به هر طریقی، خروجی یک نشانگر ولتاژ متوسط خواهد بود که با مقدار ولتاژ ورودی و چرخه وظیفه پالس ها از کلید سوئیچینگ تعیین می شود. تقویت کننده عملیاتی دارای یک ماشین حساب ویژه است که پارامترهای سیگنال های ورودی و خروجی را ارزیابی می کند و تفاوت بین آنها را ثبت می کند. اگر ولتاژ خروجی کمتر از ولتاژ مرجع باشد، یک مدولاتور به تنظیم متصل می شود که مدت زمان باز بودن کلید سوئیچینگ را نسبت به زمان ژنراتور ساعت افزایش می دهد. با تغییر ولتاژ ورودی، مبدل سوئیچینگ مدار کنترل کلید را طوری تنظیم می کند که اختلاف بین خروجی و ولتاژ مرجع به حداقل برسد.
نتیجه گیری
به شکل خالص بدون اتصال وسایل کمکیمانند یکسو کننده ها و تثبیت کننده ها، عملکرد مبدل به طور قابل توجهی کاهش می یابد، اگرچه راندمان در سطح بالایی باقی می ماند. دستگاه‌های تبدیلی که به ندرت بدون تجهیزات اضافی انجام می‌شوند، شامل تنظیم‌کننده‌ها در شبکه‌های AC هستند. حداقل در این مورد، شما باید یک فیلتر صاف کننده و یکسوساز در ورودی نصب کنید. برعکس، مبدل های پالسی جریان های الکتریکی مستقیم هم در ورودی و هم در خروجی می توانند به طور مستقل از عملکرد اصلی خود پشتیبانی کنند. اما حتی در چنین سیستم هایی، مهم است که دستگاه بتواند وظیفه تثبیت ولتاژ را انجام دهد. همچنین، تداخل احتمالی با استفاده فعال از سوئیچ های سوئیچینگ در سیستم تثبیت کننده را فراموش نکنید. در چنین برنامه های غیر زمینی، توصیه می شود یک فیلتر نویز را به بلوک مبدل وصل کنید.
