Chức năng chuyển đổi điện năng trong tham số điện áp có thể được thực hiện bởi nhiều thiết bị khác nhau như máy phát điện, bộ sạc và các thiết bị biến áp. Ở mức độ này hay mức độ khác, tất cả chúng đều có khả năng thay đổi các đặc tính của năng lượng, nhưng không phải lúc nào việc sử dụng chúng cũng phù hợp với bản thân về phẩm chất kỹ thuật và công thái học. Điều này một phần là do nhiệm vụ biến đổi dòng điện đối với hầu hết các bộ điều chỉnh không phải là nhiệm vụ quan trọng - trong mọi trường hợp, nếu chúng ta nói về cả dòng điện một chiều và xoay chiều. Chính những hạn chế này đã thúc đẩy các nhà sản xuất thiết bị điện phát triển một bộ chuyển đổi chuyển mạch, so sánh được với kích thước nhỏ gọn và độ chính xác ổn định điện áp của nó.
Phát hiện thiết bị
Rất nhiều thiết bị kỹ thuật vô tuyến, phương tiện tự động hóa và thông tin liên lạc hiếm khi không có thiết bị nguồn một pha và ba pha để biến đổi dòng điện trong phạm vi từ đơn vị đến hàng trăm vôn-ampe. Các thiết bị xung được sử dụng cho các nhiệm vụ hẹp hơn. Bộ chuyển đổi điện dạng xung là một thiết bịbiến đổi điện áp trong những khoảng thời gian nhỏ với khoảng thời gian theo thứ tự 1-2 microns / giây. Các xung điện áp có dạng hình chữ nhật và lặp lại ở tần số 500-20.000 Hz.
Bộ chuyển đổi điều chỉnh điện áp truyền thống thường kiểm soát xếp hạng điện trở của thiết bị. Nó có thể là một thyristor hoặc một bóng bán dẫn mà qua đó dòng điện chạy liên tục. Chính năng lượng của anh ta là nguyên nhân làm cho thiết bị điều khiển nóng lên, do một phần điện năng bị mất đi. Trong bối cảnh đó, bộ chuyển đổi điện áp xung trông hấp dẫn hơn về các đặc tính kỹ thuật và hoạt động của nó, vì thiết kế của nó cung cấp tối thiểu các bộ phận, giúp giảm nhiễu điện. Phần tử điều chỉnh của bộ chuyển đổi là một phím hoạt động ở các chế độ khác nhau - ví dụ: ở trạng thái mở và đóng. Và trong cả hai trường hợp, lượng nhiệt năng tối thiểu được giải phóng trong quá trình hoạt động, điều này cũng làm tăng hiệu suất của thiết bị.
Phân công biến tần
Bất cứ khi nào cần thay đổi các thông số về điện, máy biến áp xung được sử dụng trong một hoặc một cấu hình hoạt động khác. Ở giai đoạn đầu tiên phân bố rộng rãi, chúng được sử dụng chủ yếu trong công nghệ xung - ví dụ, trong máy phát điện triode, laser khí, magnetron và thiết bị vô tuyến khác biệt. Hơn nữa, khi thiết bị được cải tiến, chúng bắt đầu được sử dụng trong hầu hết các đại diện điển hình của thiết bị điện. Và nó không nhất thiếtthiết bị chuyên dụng. Một lần nữa, trong các phiên bản khác nhau, đặc biệt là một bộ chuyển đổi xung có thể có trong máy tính và TV.
Một chức năng khác, nhưng ít được biết đến của máy biến áp loại này là bảo vệ. Bản thân nó, điều chỉnh xung có thể được coi là một biện pháp bảo vệ, nhưng các mục tiêu của việc điều chỉnh các thông số điện áp ban đầu là khác nhau. Tuy nhiên, các sửa đổi đặc biệt cung cấp khả năng bảo vệ thiết bị khỏi ngắn mạch dưới tải. Điều này đặc biệt đúng đối với thiết bị hoạt động ở chế độ chạy không tải. Ngoài ra còn có các thiết bị tạo xung giúp ngăn quá nhiệt và tăng điện áp quá mức.
Thiết kế của thiết bị
Bộ chuyển đổi bao gồm một số cuộn dây (ít nhất là hai). Đầu tiên và chính được kết nối với mạng, và thiết bị thứ hai được gửi đến thiết bị đích. Các cuộn dây có thể được làm bằng hợp kim nhôm hoặc đồng, nhưng trong cả hai trường hợp, theo nguyên tắc, cách điện bằng vecni bổ sung được sử dụng. Các dây được quấn trên đế cách điện, được cố định trên lõi - mạch từ. Trong bộ chuyển đổi tần số thấp, lõi được làm bằng thép biến áp hoặc hợp kim từ tính mềm và trong bộ chuyển đổi tần số cao, chúng dựa trên ferit.
Bản thân mạch từ tần số thấp được tạo thành bởi các bộ tấm W, G hoặc hình chữ U. Lõi ferit thường được làm thành một mảnh - các bộ phận như vậy có trong bộ biến tần hàn và máy biến áp cách ly điện. Máy biến áp tần số cao công suất thấp vàhoàn toàn phân phối với lõi, vì chức năng của nó được thực hiện bởi môi trường không khí. Để tích hợp vào các thiết bị điện, thiết kế của mạch từ được cung cấp bởi một khung. Đây là bộ phận được gọi là bộ chuyển đổi xung, được đóng bằng một nắp bảo vệ có đánh dấu và nhãn cảnh báo. Nếu trong quá trình sửa chữa, cần bật thiết bị khi đã tháo nắp, thao tác này được thực hiện thông qua RCD hoặc biến áp cách ly.
Nếu chúng ta nói về các bộ chuyển đổi được sử dụng trong kỹ thuật điện và vô tuyến hiện đại, thì sẽ có sự khác biệt đáng kể giữa chúng và các máy biến điện áp cổ điển. Sự giảm kích thước và trọng lượng đáng chú ý nhất. Các thiết bị xung có thể nặng vài gam mà vẫn hoạt động như cũ.
Đặc điểm của quy trình hoạt động
Như đã lưu ý, các phím được sử dụng để điều chỉnh dòng điện trong máy biến áp xung, bản thân chúng có thể trở thành nguồn gây nhiễu tần số cao. Điều này là điển hình để ổn định các mô hình hoạt động ở chế độ chuyển đổi hiện tại.
Tại thời điểm chuyển mạch, có thể xảy ra sụt giảm dòng điện và điện áp nhạy cảm, tạo điều kiện cho nhiễu chống pha và nhiễu chế độ chung ở đầu vào và đầu ra. Vì lý do này, một bộ chuyển đổi nguồn điện có chức năng ổn định cung cấp cho việc sử dụng các bộ lọc loại bỏ nhiễu. Để giảm thiểu các yếu tố điện từ không mong muốn, công tắc được chuyển mạch vào những thời điểm khi công tắc không dẫn dòng điện.(khi mở ra). Phương pháp xử lý nhiễu này cũng được sử dụng trong bộ chuyển đổi cộng hưởng.
Một đặc điểm khác của quá trình làm việc của các thiết bị đang được xem xét là điện trở chênh lệch âm ở đầu vào khi điện áp được ổn định dưới tải. Đó là, khi điện áp đầu vào tăng lên, dòng điện giảm. Yếu tố này phải được tính đến để đảm bảo sự ổn định của bộ chuyển đổi, được kết nối với các nguồn có điện trở bên trong cao.
So sánh với công cụ chuyển đổi tuyến tính
Không giống như các thiết bị tuyến tính, bộ điều hợp xung có ưu điểm là có hiệu suất cao hơn, kích thước nhỏ gọn và khả năng cách ly điện của mạch ở đầu vào và đầu ra. Để cung cấp chức năng bổ sung với sự ràng buộc của các thiết bị bên thứ ba, không bắt buộc phải sử dụng các sơ đồ kết nối phức tạp. Nhưng cũng có những điểm yếu trong bộ biến đổi xung so với máy biến áp tuyến tính. Chúng bao gồm những nhược điểm sau:
- Trong điều kiện thay đổi dòng điện đầu vào hoặc điện áp dưới tải, tín hiệu đầu ra không ổn định.
- Sự hiện diện của nhiễu xung đã được đề cập trên các mạch đầu ra và đầu vào.
- Sau khi các thông số điện áp và dòng điện thay đổi đột ngột, hệ thống sẽ mất nhiều thời gian hơn để phục hồi từ quá độ.
- Rủi ro tự dao động có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. Hơn nữa, những biến động kiểu này không liên quan đến sự mất ổn định mạng của nguồn, mà vớixung đột trong kế hoạch ổn định.
Bộ chuyển đổi DC / DC
Tất cả các loại thiết bị xung của hệ thống DC / DC đều có đặc điểm là các phím được kích hoạt trong quá trình dịch các xung đặc biệt theo hướng của bóng bán dẫn. Trong tương lai, do điện áp ngày càng tăng, sự khóa hợp lý của các bóng bán dẫn xảy ra, hơn nữa, chống lại nền sạc lại tụ điện. Chính đặc điểm này giúp phân biệt thiết bị chuyển mạch DC-DC với các thiết bị tương tự trong thiết bị biến tần độc lập.
Thông thường, các thiết bị này thực hiện giám sát điện áp DC dưới tải trong quá trình cung cấp nguồn DC cho lưới điện. Loại điều khiển này đạt được bằng cách điều chỉnh điện áp trên khóa công khai. Giá trị dòng điện nhỏ giúp cố định mức hiệu suất cao, khi đó hiệu suất có thể đạt tới 95%. Đặt hiệu suất cao nhất của hệ thống là một điểm cộng đáng kể của bộ chuyển đổi dòng điện xung, tuy nhiên, không phải thiết kế nào cũng có thể triển khai mạch DC-DC. Trong thiết bị, mạng tiếp xúc ban đầu phải hoạt động như một nguồn - cụ thể là nguyên tắc này được sử dụng trong pin và pin.
Boost Converter
Với sự trợ giúp của biến áp này, điện áp được tăng lên từ 12 lên 220 V. Nó được sử dụng trong trường hợp không có nguồn với các thông số công suất phù hợp, nhưng cần cung cấp điện cho thiết bị từ một tiêu chuẩn. mạng. Nói cách khác,một bộ chuyển đổi phải được đưa vào từ một nguồn có một số đặc điểm cho người tiêu dùng có yêu cầu công suất khác nhau. Sơ đồ thiết kế của bộ chuyển đổi điện áp xung 12-220 V cho phép kết nối các thiết bị hoạt động ở tần số 50 Hz. Hơn nữa, công suất của thiết bị không được vượt quá định mức công suất tối đa của máy biến áp. Và ngay cả khi các thông số điện áp phù hợp, thiết bị tiêu dùng phải có bảo vệ chống quá tải mạng. Phương pháp hiệu chỉnh điện áp này có một số ưu điểm:
- Khả năng có một phiên làm việc dài ở mức tải tối đa mà không bị gián đoạn.
- Tự động điều chỉnh công suất đầu ra.
- Hiệu suất tăng lên đảm bảo cả sự ổn định của chế độ hoạt động của thiết bị và độ tin cậy cao về chức năng của mạch điện.
Bộ chuyển đổi chuyển mạch xuống
Khi sử dụng thiết bị tần số thấp hoặc công suất thấp, có thể cần phải hạ chỉ báo điện áp xuống. Ví dụ, tác vụ này thường gặp phải khi kết nối các thiết bị chiếu sáng - ví dụ như đèn nền LED. Để hạ thấp bộ chuyển đổi đóng phím chuyển đổi điều chỉnh, sau đó nó tích lũy năng lượng "bổ sung". Một diode đặc biệt trong mạch không cho phép dòng điện từ nguồn cung cấp đến người tiêu dùng. Đồng thời, trong hệ thống tự cảm ứng, điốt chỉnh lưu có thể vượt qua các xung điện áp âm. Trong hoạt động của bộ chuyển đổi xung 24-12 V, chức năng ổn định đầu ra là đặc biệt quan trọng. Cả tuyến tính vàtrực tiếp chất ổn định xung. Sẽ có lợi hơn nếu sử dụng các thiết bị thuộc loại thứ hai có điều chế độ rộng hoặc tần số. Trong trường hợp đầu tiên, khoảng thời gian của các xung điều khiển sẽ được hiệu chỉnh, và trong trường hợp thứ hai, tần số xuất hiện của chúng. Ngoài ra còn có các bộ ổn định với điều khiển hỗn hợp, trong đó người vận hành có thể, nếu cần, thay đổi cấu hình để điều chỉnh xung về tần số và thời lượng.
Công cụ chuyển đổi độ rộng xung
Trong quá trình làm việc, một thiết bị được sử dụng để tích lũy năng lượng do kết quả của quá trình biến đổi. Nó có thể được bao gồm trong cấu trúc cơ bản hoặc kết nối trực tiếp với điện áp đầu vào mà không cần tham chiếu đến bộ chuyển đổi. Bằng cách này hay cách khác, đầu ra sẽ là chỉ báo điện áp trung bình, được xác định bởi giá trị của điện áp đầu vào và chu kỳ làm việc của các xung từ phím chuyển đổi. Bộ khuếch đại hoạt động có một máy tính đặc biệt đánh giá các tham số của tín hiệu đầu vào và đầu ra, ghi lại sự khác biệt giữa chúng. Nếu điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp tham chiếu, thì một bộ điều chế được kết nối với bộ điều chỉnh, điều này làm tăng thời gian của trạng thái mở của khóa chuyển đổi so với thời gian của bộ tạo xung nhịp. Khi điện áp đầu vào thay đổi, bộ chuyển đổi điều chỉnh mạch điều khiển phím để giảm thiểu sự khác biệt giữa điện áp đầu ra và điện áp tham chiếu.
Kết
Ở dạng nguyên chất không kết nối các thiết bị phụ trợgiống như bộ chỉnh lưu và bộ ổn định, các chức năng của bộ chuyển đổi bị giảm đáng kể, mặc dù hiệu suất vẫn ở mức cao. Các thiết bị biến đổi hiếm khi thực hiện mà không có thiết bị bổ sung bao gồm bộ điều chỉnh trong mạng AC. Ít nhất trong trường hợp này, bạn sẽ phải cài đặt bộ lọc làm mịn và bộ chỉnh lưu ở đầu vào. Ngược lại, bộ chuyển đổi xung của dòng điện trực tiếp cả ở đầu vào và đầu ra có thể hỗ trợ chức năng chính của chúng một cách tự động. Nhưng ngay cả trong những hệ thống như vậy, điều quan trọng là thiết bị có thể thực hiện nhiệm vụ ổn định điện áp. Ngoài ra, đừng quên về sự can thiệp có thể xảy ra với việc sử dụng tích cực các công tắc chuyển mạch trong hệ thống ổn định. Trong các ứng dụng không nối đất như vậy, bạn nên kết nối bộ lọc nhiễu với khối chuyển đổi.
