Для чего нужен преобразователь напряжения

Преобразователь: определение, роль и типы

Для чего нужен преобразователь напряжения

В данной статье вы узнаете все про преобразователи, какую роль играют в области измерений, рассмотрим все типы преобразователей, опишем преимущества и недостатки отдельных видов преобразователей, а так же рассмотрим области применения.

Что такое преобразователь

Преобразователь — это устройство, которое преобразует энергию из одной формы в другую, чтобы сделать ее читаемой для измерения. Таким образом, он преобразует энергию в читаемую форму, например, термометр, который преобразует тепловую энергию в высоту ртутного столба. В преобразователе выход контролируется входом.

Роль преобразователя

Они играют жизненно важную роль в области измерений. Как мы уже говорили ранее, преобразователь преобразует физическую величину в электрический сигнал.

 Таким образом, без преобразователя было бы очень трудно измерить непрерывную физическую величину, например, интенсивность света, скорость, поток, температуру, излучение, электрический поток и т.д.

Величины сначала преобразуются в электрический сигнал, затем они контролируются специальным оборудованием. Кто-то не мог представить измерения этих непрерывных физических величин без датчиков.

Типы преобразователей

Они широко разделены на две категории;

  1. Активный преобразователь
  2. Пассивный преобразователь

Активный преобразователь.

Для работы такого типа преобразователей необходим внешний источник энергии. Энергия подается через отдельный источник напряжения. Примером является потенциометр, который измеряет сопротивление путем протекания минутного тока через себя. Большинство преобразователей сейчас активные.

Пассивный преобразователь.

Они преобразуют одну форму энергии в другую без использования энергии. Пассивные преобразователи преобразуют физические величины, такие как: температура, давление, скорость и т.д.

Датчики подразделяются на:

  • Резистивный преобразователь
  • RTD
  • Термисторы
  • Индуктивный преобразователь
  • Емкостный преобразователь
  • Датчики смещения
  • Преобразователи скорости
  • Преобразователи давления

Резистивный преобразователь

Эти преобразователи работают по принципу изменения сопротивления. Сопротивление изменяется несколькими способами, в том числе:

  • Применяя физическое напряжение;
  • Изменение света на светочувствительном элементе;

RTD — сокращенно обозначен как резистивный датчик температуры

Сопротивление RTD изменяется с изменением температуры, и это изменение сопротивления контролируется с точки зрения изменения тока / напряжения. Обычно RTD изготавливаются из таких материалов, как платина.

 Ni и Германий используются для изготовления термометров сопротивления для специальных применений. Когда дело доходит до производительности, Platinum RTD (PRDS) являются лучшими.

 В термометре используются термометры сопротивления с диапазоном между BP O2 и температурой плавления сурьмы.

Применение:

  • Широко используется для измерения высокой температуры.

Термисторы

Это чувствительные к температуре полупроводники. Как и термистор RTS, их сопротивление изменяется с изменением температуры.

 Однако они изготовлены из материала, имеющего отрицательный температурный коэффициент (то есть снижение сопротивления при повышении температуры), в отличие от RTS, которые имеют положительный температурный коэффициент. Термисторы инкапсулированы в материал, подобный оксиду переходного металла.

 Эти оксиды демонстрируют высокое изменение сопротивления при небольшом изменении температуры. Таким образом, они более чувствительны, почти в 400 раз больше, чем термопара ИС. Они идеально подходят для измерения температуры микросхем животного тела.

Основные преимущества:

  • Достаточно чувствителен, чтобы ощутить температуру до 0,01С;
  • Химически стабильный;
  • Быстрое время отклика;
  • Малый размер.

Недостаток:

  • Ограниченный диапазон температур от -50С до 300С.

Индуктивный преобразователь

Индуктивная трансдукция имеет место, когда измеряемая величина изменяет индуктивность (Self или взаимную) катушки. Простой способ изменения -L состоит в перемещении чувствительного элемента в магнитном поле. Это движение вызывает побочную ЭДС.

Основные преимущества:

  • Нет износа из-за отсутствия скользящего контакта, как в случае потенциометра.

Применения:

  • Линейные переменные дифференциальные трансформаторы (ЛПДТ)
  • Тахометр использует индуктивный преобразователь для преобразования скорости в электрический сигнал для контроля скорости.

Емкостные преобразователи

В преобразователях этого типа измеряемая величина изменяет емкость цепи. Это изменение отслеживается с точки зрения некоторой другой физической величины.

Применения:

  • Автоматическая сенсорная ЖК-система.
  • Емкостный микрофон, который использует акустическое давление для изменения положения пластины. Это изменение контролируется с точки зрения звукового сигнала.

Датчики смещения

Датчики этого типа используются для определения положения объекта. Измеряемая физическая переменная (то есть движение) предназначена для изменения сопротивления. Это изменение сопротивления измеряется в терминах напряжения.

Применения:

  • Довольно чувствителен для контроля трещин в стенах и зданиях.

Датчик скорости

Они работают по основному принципу генератора, согласно которому при наличии относительного движения между проводниками и магнитом генерируется ЭДС. Генерируемое напряжение контролируется по скорости. Таким образом, чем быстрее относительное движение, тем больше будет создаваемая ЭДС.

Применения:

  • Они широко используются в устройствах контроля скорости, например, в измерителе скорости автомобиля.

Источник: https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-preobrazovateli.shtml

Преобразователь напряжения

Для чего нужен преобразователь напряжения

Преобразователь напряжения – устройство, изменяющее вольтаж цепи. В литературе зарубежной подразумевается: речь касается цепей переменного напряжения, в противном случае устройство называют преобразователем постоянного тока. Последние рассматриваются полноценными членами семейства.

Назначение преобразователей напряжения

Необходимость использования устройств подобного рода возникает, когда требуется электрический прибор внедрить в регионе, где стандарты промышленных сетей снабжения энергией отличаются от заложенных разработчиками изделия. Частоты и амплитуда напряжения США противопоставлены Европе, России. Видим ряд причин.

Тесла заметил: при увеличении частоты возможно драматически снизить вес медной обмотки трансформатора, при достижении параметром значения 700 Гц электричество становится в большой мере безопасным для человеческого организма.

Параллельно растут потери сердечников, начинается излучение электромагнитной волны в пространство.

Преобразователь вольтажа

Оценив весомость аргументов, США под влиянием Николы Тесла узаконили частоту 60 Гц. В России (Европе) приняли к сведению доводы прославленного инженера Доливо-Добровольского (обосновал выгодность использования трехфазных сетей). На протяжении Евразии стали эталоном де-факто 50 Гц. Амплитуды напряжения выбирали удобную.

220 вольт опасны для человека, потребитель одновременно затрачивает меньший ток. Сечение медных проводников допустимо ощутимо снизить. Американские 110 вольт переменного тока нельзя считать безопасными полностью.

Люди осведомлены, наученные боевиками, не раз главный герой уничтожал врага электрическим разрядом местной энергосети.

Влияние параметров на технику описываются просто:

  1. Частота оборотов двигателя определена амплитудой приложенного напряжения. Скорость вращения вала асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором напрямую зависит от частоты питающей сети.
  2. Нагревательные приборы рассчитаны на рабочий ток, пропорциональный величине напряжения. Сопротивление преимущественно активное. Мощность изменяется вчетверо (ток берется в квадрате) при аналогичном варьировании между сетями 110/220 вольт. Потребитель ожидает от изделия номинальных параметров, прибор может быть не рассчитан на нестандартную эксплуатацию.
  3. Бытовая техника в составе часто использует напряжения отличные от сетевых со строго определенной амплитудой. Обеспечиваются условия блоком питания. Для нормальной работы требуется преобразователь напряжения.

Зачем мировой практике разные напряжения

Электрификация в массовом порядке велась с начала XX века. Участвовало великое количество людей, каждый преследовал, помимо объективных, собственные интересы. Эдисон продвигал постоянное напряжение, Тесла назло – переменное. Доливо-Добровольский имел основания недолюбливать второго ученого (конфликт интересов в сфере трёхфазных сетей), возможно, частоту 50 Гц ввел наперекор США, Европа прислушалась к мнению более близкого той окрестности инженера.

Что касается СССР, нет сомнений: вольтаж на 220 вольт оставлен только из военных, стратегических соображений противостояния в холодной войне. Диаметр сигареты соответствовал калибру патрона для скорейшего перевода оборудования на выпуск специфической продукции.

Местоположение преобразователей напряжения в общей классификации

С позволения авторов Википедии приведем классификацию преобразователей электроэнергии различного рода, чтобы читатели понимали, где расположился объект сегодняшней беседы:

  1. Преобразователи уровня напряжения (обсуждался выше).
  2. Регуляторы напряжения.
  3. Линейный стабилизатор напряжения.

Базовый регулятор линейного напряжения

  • Переменный ток в постоянный:
  1. Выпрямители.
  2. Блоки питания.
  3. Импульсные стабилизаторы напряжения.
  • Постоянный ток в переменный:
  1. Трансформаторы различного рода.
  2. Преобразователи напряжения.
  3. Регуляторы напряжения.
  4. Преобразователи формы и частоты напряжения.
  5. Трансформаторы переменной частоты.

Преобразователи напряжения образуют еще два класса. Блоки питания в первую очередь. Каждый содержит в своём составе преобразователь напряжения. Трансформатор. Преобразователи уровня подходят под отечественное определение предмета беседы, выделяются в отдельный класс. Вопрос ставится книгой М.А. Шустова по рассматриваемой теме.

Классификация преобразователей напряжения

Проведём первичную классификацию преобразователей напряжения:

  • В первую очередь, блоки питания аппаратуры. Уверены, читателям близкими покажутся системные блоки персональных компьютеров. Заглянем внутрь. Импульсный блок питания персонального компьютера содержит трансформатор с множеством обмоток, каждая работает на один номинал. Из переменного напряжения 230 (или 110) вольт получается ряд постоянных: +5, -5, +12, -12. Но! Последующим выпрямлением переменного тока диодами Шоттки.Переключатель напряжения встроен в блок питания
  • Во вторую очередь, адаптеры для локализации оборудования. В большей части бытовой техники опция считается встроенной в блок питания (см. фото). Достаточно переключить тумблер на задней стенке системного блока, изменяя условия работы. Будьте бдительны, избегайте неправильных настроек напряжения, дабы не вывести оборудование из строя.
  • Адаптеры сотовых телефонов, гаджетов нельзя в полной мере назвать преобразователями напряжениями. Скорее модули, включающие предмет сегодняшней темы в свой состав.

Используя обычные трансформаторы или автотрансформаторы для преобразования амплитуды напряжения, помним о частоте. Многие двигатели, сконструированные для работы на 60 Гц, будут перегреваться сетями 50 Гц, пусть амплитуда напряжения соответствует заданной. Что касается встроенных опций блоков питания, далеко не всегда присутствует возможность переключить настройки.

Изделие способно маркироваться наклейкой (помимо заводского шильдика), доступно поясняющей условия работы прибора, согласно предназначению. Что касается расхождений между Европой и Россией (230 – 220 = 10 вольт), указанное несоответствие не сильно влияет на работу (есть негативные моменты).

Отмечали в предыдущих топиках влияние параметра на срок службы лампочек накала, электронных ламп.

Маркировка наклейкой

В соответствии с конструкцией в электронике преобразователи напряжения делят так:

  1. Бестрансформаторные конденсаторные.
  2. С коммутируемыми конденсаторами.
  3. Мультиплексорные.
  4. Импульсные преобразователи.
  5. Импульсные источники питания.
  6. Трансформаторные с импульсным возбуждением.
  7. Автогенераторные.
  8. На пьезоэлектрических трансформаторах.

Конструкция преобразователей напряжения

С ростом частоты увеличиваются потери, вызванные вихревыми токами, в сердечниках трансформаторов. Явление пытаются пресечь путем шихтования. Сердечник разделяется на пластины, с плоскостью параллельной линиям магнитного поля. Используется особая электротехническая сталь с высоким удельным сопротивлением.

По мере роста частоты магнитный поток вытесняется толщей сердечника наружу. Ферромагнитные материалы применяют для увеличения индуктивности. На высоких частотах становится нецелесообразным по указанной выше причине.

Магнитная проницаемость перестает расти, нет смысла изготавливать подобный сердечник. На ВЧ широко используются магнитодиэлектрики прессованным порошком. Устраняя потери, созданные вихревыми токами. Сила магнитного потока сильно снижается.

Периодичность законов изменения тока, напряжения диктует следующее правило

Энергия, запасенная преобразователем за период, пропорциональна квадрату емкости или индуктивности системы.

В устройствах используют накопители индуктивного или емкостного типа. Это объясняет применение ферромагнитных материалов блоками питания, объясняет, почему Тесла в опытах шел иным путем. Ученый для создания токов высокой частоты использовал колебательные контуры. Аналогичным путем сегодня движется техника преобразователей напряжения. Для постоянного тока конструкция выглядит такова:

  1. Входное напряжение становится одновременно питающим.
  2. Сердцем преобразователя выступает генератор переменного напряжения. Известный мультивибратор (триггер на двух транзисторах), изображение доступно повсеместно. Иногда выгодно применять готовые микросхемы промышленных серий, инверторы.
  3. Результирующее напряжение переменное, часто прямоугольной формы. При необходимости усиливается, умножается или понижается (при помощи коммутируемых конденсаторов), выпрямляется, получается нужная полярность (преобразователь полярности напряжения). Заметим: эти каскады иногда выполнены на микросхемах. Мультиплексоры широко применяются для коммутации конденсаторов, запасающих мощность.

Преобразователь напряжения не строится напрямую без трансформатора. Однако если отклоняться от строго определения, удастся решить разнообразные задачи. Любой мультивибратор содержит цепочку RC, что и применил Тесла. Для получения напряжения нужно полярности применяется должным образом выполненное включение диодов и фильтрующих конденсаторов. Выпрямитель делается мостовым (см. Диодный мост).

Подобные схемы на практике встречаются в электронике по простой причине: сложно получить высокую мощность. Не создано полупроводниковых ключей, обходящих ограничение, емкости конденсаторов потребовались бы просто гигантские. Поэтому производители постоянно борются за экономию электроэнергии.

Системный блок ПК применяет импульсные трансформаторы, генерации стабильной чистоты используются кварцевые резонаторы. Укажем отличие. Работа с высокочастотным напряжением, позволяет значительно уменьшить количество запасенной за период колебания энергии. Габариты трансформаторов можно сильно уменьшить, вредные ферромагнитные сердечники выбросить вовсе, понизив вес. Имеются конструктивные особенности и другого рода. Как пишет выдающийся схемотехник М.А. Шустов:

  1. Индуктивные преобразователи меньших габаритов при прочих равных. Поэтому применяются для повышенных мощностей. Что видим на примере трансформаторов.
  2. Что касается емкостных преобразователей, выгодно использовать для малых мощностей. Вспомним о мультивибраторах с RC цепочкой.

Слышали про «трансформаторы» постоянного напряжения. Допустимо отнести к конструктивным особенностям. В составе генератора используется звено обратной связи – кристалл кварца.

Запасающий конденсатор управляет режимом работы транзистора, переменное напряжение в виде акустической волны проходит пьезоэлемент. В силу очевидных обстоятельств рабочие частоты лежат в области единиц МГц, мощность мала.

Понятно, что напрямую постоянное напряжение система передавать неспособна, термин трансформатор применяется иносказательно.

Источник: https://VashTehnik.ru/enciklopediya/preobrazovatel-napryazheniya.html

Что такое инвертор напряжения: применение и схема управления

Для чего нужен преобразователь напряжения

Довольно часто возникают ситуации, когда требуется получить переменный ток путем преобразования постоянного тока.

Для этих целей существует специальный прибор – инвертор напряжения, в котором находится встроенный микропроцессор, позволяющий автоматически выбрать необходимый режим работы, преобразованием напряжения в сети.

Он может постоянное напряжение в 12 или 24 Вольт, которое производит аккумуляторная батарея, преобразовывать в стандартное 220 Вольт для работы большинства электроприборов. Таким образом, инвертор напряжения служит для приборов, использующих стандартную электросеть, бесперебойным источником питания.

Определение инвертора напряжения

Инвертор напряжения, в том числе и сделанный своими руками — неотъемлемая часть различных генераторов, использующих энергию течения или падения воды, силу ветра или солнечное излучение.

С помощью него все виды энергии могут преобразовываться в обыкновенные для бытовых приборов параметры напряжения в 220 вольт из напряжения 12В или из трёхфазного.

Таким образом, данные приборы выполняют преобразование постоянного напряжения с одной величиной, в переменное напряжение с требуемой величиной.

По своей сути схема инвертора напряжения сама является генератором, с помощью которого можно подобрать и получить периодически изменяющееся напряжение. В отличие от стабилизаторов, выходные напряжения могут иметь синусоидальную, близкую к синусоидальной или импульсную формы. На практике эти устройства используются как самостоятельные устройства, или в качестве какой-то отдельной части в системах бесперебойного электроснабжения.

Пользу смогли оценить по достоинству обитатели регионов, которые испытали веерные отключения электроэнергии. Незаменим автономный инвертор напряжения в условиях стихийных бедствий. Очень важно его присутствие в медицинских и детских учреждениях, для безопасности банков, хранилищ, складов.

Применение инвертора на практике

Выбирая инвертор напряжения, следует помнить, что он поможет и освещение обеспечить при необходимости, и телевизор посмотреть, и даже чайник вскипятить. Для тех, кто вынужден длительное время проводить в дороге, автомобильный инвертор своими руками незаменимое устройство, позволяющее пользоваться обычными бытовыми приборами в поездках.

В большинстве случаев инверторы напряжения используются как запасные фазные источники электропитания. Если ток в розетке пропадает, приборы тут же начинают работать от аккумулятора в обычном режиме. Подача электроэнергии восстановилась — инвертор переходит к зарядке аккумулятора, при этом, не мешая приборам нормально работать от сети.

При этом он беспрерывно контролирует ситуацию.

Передача электроэнергии на расстоянии

Особую популярность данные устройства приобрели при совместном использовании с компьютерными системами. В этом случае электроснабжение становится непрерывным, даже при внезапном исчезновении сетевого напряжения. В ход идет резервный аккумулятор, обеспечивающий корректное завершение работы и выключение компьютера.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как можно измерить мощность электрического тока

Существуют большие источники бесперебойного питания АИН, оборудованные мощными инверторами с высокой емкостью аккумуляторов. Они способны подавать энергию потребителю в автономном режиме в течение нескольких часов. При возвращении сети в нормальный рабочий режим происходит автоматическое переключение потребителей на нормальное электроснабжение, а аккумуляторы переходят в режим зарядки.

Если же напряжение, которое выдает аккумулятор, падает ниже допустимого предела, в этом случае также начинается его подзарядка. При отсутствии такой возможности — просигнализирует о прекращении подачи электроэнергии и перейдёт в режим ожидания, до возобновления подачи электроэнергии.

Принцип работы инверторных устройств

Современные технологические схемы, связанные с преобразованиями электроэнергии, предполагают использование инверторов в качестве промежуточного звена совместно с другими устройствами. Их основной функцией является преобразование напряжения с высокой частотой трансформации, составляющей несколько десятков или даже сотен килогерц.

Подобная задача с технической точки зрения в настоящее время решается достаточно легко, поскольку принцип работы инверторов основан на полупроводниковых ключах, устойчивых к высоким токам. Специально для этих устройств были разработаны магнитопроводы с нужными параметрами и различные типы электронных микроконтроллеров.

Технические характеристики и физические свойства инверторов примерно такие же, как и у других компонентов, в том числе и силовых устройств. Они отличаются надежностью, высоким коэффициентом полезного действия, минимальной массой и габаритными размерами. Каждый такой прибор должен выдерживать все параметры входного напряжения. Импульсные помехи на выходе находятся в разумных пределах и не создают проблем потребителям.

Схема управления

В каждом инверторе имеются полупроводниковые ключи с обратными шунтирующими диодами в виде моста мостовая схема. Для управления данными элементами используется специальный контроллер. Регулировка и расчет выходного напряжения осуществляется автоматически, в соответствии с мощностью текущей нагрузки. С этой целью изменяется ширина импульса в преобразователе высокой частоты. Данный процесс известен в качестве широтно-импульсной модуляции – ШИМ.

Как сделать электромагнит своими руками

Выходное напряжение низкой частоты отличается симметричными полуволнами за счет постоянной ширины импульса низкочастотного блока.

Выходные ключи инвертора управляются путем специального алгоритма, при котором происходит последовательная смена структур в силовой цепи. За прямой структурой идет короткозамкнутая и далее – инверсная.

Таким образом, мгновенная мощность выходной нагрузки инвертора представляет собой пульсации, протекающие с удвоенной частотой.

В связи с этим режим работы первичного источника при прохождении через него пульсирующих токов, должен учитывать расчет определенных помех, образующихся на входе инвертора.

Основные типы преобразователей

Все преобразователи напряжения с 12 до 220В разделяются на несколько типов:

  • Первый вариант осуществляет превращение напряжения 12 вольт в 220. Пользуются популярностью у автолюбителей из-за возможности подключения телевизоров, пылесосов и других стандартных электротехнических устройств.
  • Во втором варианте, наоборот, инверторы 220 вольт преобразуют в 12. В основном используется в сложных эксплуатационных условиях, обеспечивая электробезопасность. Например, в специальном оборудовании, предназначенном для помещений с повышенной влажностью.
  • Третий инвертор тока по своей сути является стабилизатором, выполненным на основе двух инверторов. Вначале происходит преобразование 220 вольт в 12, а затем эти 12В вновь преобразуются в 220. В результате двойного преобразования на выходе получается напряжение с идеальной синусоидой. Бытовая техника и оборудование, у которых микросхема с электронным управлением надежно работают совместно с такими преобразователями. Данное устройство используется как стабилизатор напряжения для сварочного инвертора.

Все инверторы имеют три рабочих режима – пусковой, длительный и перегрузочный. В первом случае мощность нагрузки лишь на доли секунды в два раза превышает номинал устройства. Во втором случае нагрузка соответствует номиналу выбранного прибора. В режиме перегрузки расчет мощности подключенных потребителей может быть выше номинала в 1.3 раза. Подобный режим модель среднего инвертора выдерживает около 30 минут.

Форма выходного напряжения

В разных инверторах напряжение на выходе отличается по форме. Если это прямоугольник, то расчет коммутации группы ключей, дополненных обратными диодами, осуществляется таким образом, чтобы на нагрузке возникло переменное напряжение и обеспечивался контроль над режимом циркуляции в цепях реактивной энергии.

Выходное напряжение становится пропорциональным за счет относительной продолжительности импульсов управления или между сигналами, управляющими группами ключей, сдвигаются фазы. Если же циркуляция реактивной энергии находится вне зоны контроля, в этом случае величина и форма напряжения находятся под непосредственным влиянием потребителя.

Преобразователь напряжения, имеющий на выходе ступенчатую форму, с помощью предварительного преобразователя высокой частоты, производит формирование ступенчатой однополярной кривой напряжения.

По своей форме она приближена к синусоиде, у которой полный период составляет половину периода напряжения на выходе.

Далее, под влиянием низкочастотной мостовой схемы однополярная ступенчатая кривая становится двумя стабилизированными половинками кривой с разной полярностью, форма которой приблизительно напоминает синусоиду.

Напряжение холостого хода в сварочных инверторах

При использовании преобразующих устройств в практических целях, встречается такое понятие, как напряжение холостого хода сварочного инвертора. Данное состояние образуется за счет изменения напряжения 220 или 380 вольт с частотой 50 Гц, то есть может использоваться и трехфазный инвертор напряжения. Вначале оно становится напряжением постоянного тока, а затем вновь превращается в переменное, но уже с высокой частотой на выходе – в пределах 20-50 кГц.

Далее осуществляется расчет и подача этого высокочастотного напряжения к регулятору. Данный элемент поддерживает нужный уровень тока и напряжения, необходимых для зажигания дуги. Напряжение холостого хода не опасно при случайном касании токоведущих частей во время работы со сваркой, тогда как завышенное напряжение может вызвать серьезные негативные последствия.

Источник: https://electric-220.ru/news/invertor_naprjazhenija/2011-06-07-24

Автомобильный инвертор: принцип работы и выбор

Автомобильный инвертор — это небольшое устройство несет в себе широкие возможности для водителя и пассажиров, так как оно способно преобразовывать мощность энергии автомобиля в то напряжение, которое необходимо для какого-либо устройства.

Для эксплуатации автомобиля с максимальным комфортом как в дальних поездках так и в передвижении по городу, нужно установить автомобильный инвертор.

Автоинвертор обеспечивает подключение любой электронной аппаратуры, ноутбука, телевизора, электробритвы и других приспособлений. Применение такого устройства особенно актуально для тех водителей, которые много времени проводят в автомобиле и хотят повышенного комфорта.

Как работает автоинвертор

В большинстве автомобилей мощность напряжения равна 12 Вт, а автоинвертор преобразовывает этот показатель в 220v. Благодаря такому преобразованию водитель может подключать к питанию автомобиля любые бытовые приборы:

  • Чайники.
  • Микроволновки.
  • Дрели.
  • Насосы.

Это самый примерный перечень возможного подключения, который может быть значительно расширен. Автовладельцы используют автоинвертор для подключения различных инструментов на даче, особенно если там нет электричества.

Также популярным примером использования прибора является отдых на природе, автоинвертор гарантирует комфортный отдых, с ним можно взять с собой любую технику вплоть до электрошашлычницы.

В целом через него можно подключать любые приборы, рассчитанные на мощность напряжения в 220v. При подключении более мощных или нестабильно работающих устройств, следует проявлять бдительность, так как инвертор может сгореть. Чтобы автомобильный инвертор принес ожидаемый результат при эксплуатации, к его выбору следует подходить очень внимательно.

Как выбрать подходящий автомобильный инвертор

Чтобы разобраться, как выбрать автомобильный инвертор надо понимать, что основной характеристикой этого устройства является мощность напряжения, которая может равняться следующим показателям:

То есть это показатели конечной мощности, в которую автоинвертор преобразовывает имеющиеся у аккумулятора автомобиля запасы напряжения. Выяснить различия таких показателей можно только путем приведения примеров техники, которую возможно будет подключить в различных случаях. Ниже приведена таблица, где подробно указано при каких показателях мощности напряжения инвертора можно будет подключать тот или иной прибор:

Мощность Возможные подключения
150 Вт Планшет, ноутбук, сотовый телефон, простая электробритва, шуруповерт
300 Вт Телевизор, портативное ДВД, паяльник, насос, стереоусилитель, электрорубанок, электролобзик
500 Вт Автоинвертор, способный преобразовать  напряжение к показателю в 220v, 500 Вт дает возможность подключать Персональный компьютер, Портативный пылесос, Электродрель, Краскопульт, Перфоратор, Шлифовальную машину

Из этой таблицы становится понятно, что выбирать лучше сразу оптимальный вариант, который имеет максимальные возможности. Не зависимо от будущих потребностей в напряжении лучше всегда иметь некоторый запас мощности для непредвиденных ситуаций.

Стоимость приборов в зависимости от этих показателей изменяется, но в допустимых пределах, поэтому экономия в этом вопросе не целесообразна.

Также стоит отметить, что автоинвертор более высокой мощности, то есть в 300 Вт, требует профессионального подхода в обращении и редко востребован среди простых автовладельцев.

Какие еще показатели играют важную роль при выборе

Кроме показателей мощности напряжения у автоинверторов есть и другие характерные черты:

  1. Наличие различных разъемов и входов, и USB – портов, это может быть немаловажно для современного водителя.
  2. Функция оповещения о приближении полного разряда батареи, также может оказаться очень удобной.
  3. Функция защиты автоинвертора 220в от таких неприятностей как:
  • Перепады напряжения
  • Перегрева
  • Короткого замыкания
  • Перемены полярности

При выборе автомобильного инвертора нужно обратить внимание на его внешние показатели, то есть на дизайн. Для многих автовладельцев этот показатель играет решающую роль, особенно это касается женщин. Не зависимо от его дизайна, он непременно должен иметь охлаждающий вентилятор, который контролирует всю работу устройства. Всегда следует обращать внимание на вес прибора и температурный режим эксплуатации.

Габариты самого устройства тоже немаловажны при выборе, так как автомобилисту придется выделить какое-то пространство в автомобиле для его хранения. И последним показателем должна стать понятная и подробная инструкция по эксплуатации прибора, из которой пользователь должен почерпнуть для себя все необходимые сведения.

Как пользоваться автомобильным инвертором

Автоинвертор 220в должен работать с запасом мощности напряжения в 25-30% от предполагаемой нагрузки. Если пренебречь этой рекомендацией, то предохранители устройства будут постоянно выходить из строя. То есть, выбирая прибор для подключения к автомобильному инвертору, — его мощность необходимо умножить на 1,3, в результате получиться тот показатель напряжения, который будет забирать потребитель.

Если не оставлять такой резерв при работе с автоинвертором, то оно может быстро прийти в негодность, так как его работа будет осуществляться на повышенных мощностях.

Подключается автоинвертор по следующему принципу:

Мощность подключаемых приборов Возможные подключения
К автоинвертору подключаются бытовые приборы малой мощности до 150 Вт (сотовые телефоны, электробритвы, планшеты) Инвертор подключается прямо к прикуривателю автомобиля через специальный штекер
К автоинвертору подключаются приборы высокой мощности до 300 ВТ (микроволновые печи, дрели, перфораторы, телевизоры) Инвертор подключается напрямую к аккумулятору автомобиля через специальные зажимы на проводах

Как видно из таблицы — автомобильные инверторы имеют неограниченные возможности и их применение может быть довольно разнообразным.

Заключение

Из статьи становится очевидной целесообразность приобретения автоинвертора 220в, как для повседневных нужд, так и для сложных ситуаций. Но поскольку это электрический прибор, подключаем к большим мощностям, к его выбору следует подходить крайне внимательно и предвзято.

При эксплуатации автоинвертора следует проявлять постоянную бдительность и при первых проявлениях неполадок отключать устройство от источника питания. Такая мера позволит эффективно отремонтировать испорченный прибор, а также избежать порчи подключенных к нему бытовых устройств.

Источник: https://AvtoMonitor.ru/avtomobilnyj-invertor-princip-raboty-i-vybor.html

Все виды преобразователей напряжения

Преобразователи напряжения широко используются как в быту, так и на производстве.

Для производства и промышленности чаще всего изготавливаются по индивидуальному заказу, ведь там нужен мощный преобразователь и не всегда с напряжением стандартной величины.

Стандартные величины выходных и входных параметров применяются зачастую в бытовых условиях. То есть преобразователь напряжения — это электронное устройство, которое предназначено для изменения вида электроэнергии, её величины или же частоты.

По своей функциональности они делятся на:

  1. Понижающие;
  2. Повышающие;
  3. Бестрансформаторные;
  4. Инверторные;
  5. Регулируемые с настройкой частоты и величины выходного переменного напряжения;
  6. Регулируемые с настройкой величины постоянного выходного напряжения.

Некоторые из них могут выполняться в специальном герметичном исполнении, такие типы устройств используются для влажных помещений, или же, вообще, для установки под водой.

Итак, что же из себя представляет каждый вид.

Высоковольтный преобразователь напряжения

Такое электронное устройство, которое предназначено для получения переменного или постоянного высокого напряжения (до нескольких тысяч вольт). Например, такие устройства применяются для получения высоковольтной энергии на кинескопы телевизоров, а также для лабораторных исследований и проверки электрооборудования напряжением, повышенным в несколько раз.

Кабеля или же силовые цепи масляных выключателей, рассчитанных на напряжение 6 кВ, испытывают напряжением 30 кВ и выше, правда, такая величина напряжения не обладает высокой мощностью, и при пробое сразу же отключается. Эти преобразователи довольно компактны ведь их приходится переносить персоналу от одной подстанции к другой, чаще всего вручную.

Нужно заметить, что все лабораторные блоки питания и преобразователи обладаю почти эталонным, точным напряжением.

Более простые высоковольтные преобразователи применяются для запуска люминесцентных ламп. Сильно повысить импульс до нужного можно за счёт стартера и дросселя, которые могут иметь электронную или же электромеханическую основу.

Промышленные установки, выполняющие преобразование более низкого напряжения в высокое, имеют множество защит и выполняются на повышающих трансформаторах (ПТН). Вот одна из таких схем дающая на выходе от 8 до 16 тысяч Вольт, при этом для его работы необходимо всего около 50 В.

Из-за того, что в обмотках трансформаторов вырабатывается и протекает довольно высокое напряжение, то и к изоляции этих обмоток, а также к её качеству предъявляются высокие требования.

Для того чтобы устранить возможность появления коронирующих разрядов, детали высоковольтного выпрямителя должны быть припаяны к плате аккуратно, без заусенцев и острых углов, после чего залиты с обеих сторон эпоксидной смолой или слоем парафина толщиной 23 мм, обеспечивающим изоляцию друг от друга. Иногда данные электронные системы и устройства называют повышающий преобразователь напряжения.

Следующая схема представляет собой линейный резонансный преобразователь напряжения, который работает в режиме повышения. Он основан на разделении функций повышения U и его чёткой стабилизации в абсолютно разных каскадах.

При этом некоторые инверторные блоки можно заставить работать с минимальными потерями на силовых ключах, а также на выпрямленном мосте, где появляется высоковольтное напряжение.

Преобразователь напряжения для дома

Преобразователи напряжения импульсные

С преобразователями напряжения для дома обычный человек сталкивается очень часто, ведь во многих устройствах есть блок питания. Чаще всего это понижающие преобразователи, имеющие гальваническую развязку.

Например, зарядные устройства мобильных телефонов и ноутбуков, персональные стационарные компьютеры, радиоприёмники, стереосистемы, различные медиапроигрыватели и этот перечень можно продолжать очень долго, так как их разнообразие и применения в быту в последнее время очень широко.

Бесперебойные блоки питания оснащены накопителями энергии в виде аккумуляторов. Такие устройства применяются также для поддержания работоспособности системы отопления, во время неожиданного отключения электроэнергии.

Иногда преобразователи для дома могут быть выполнены по инверторной схеме, то есть подключив его к источнику постоянного тока (аккумулятору), работающего за счёт химической реакции можно получить на выходе обычное переменное напряжение, величина которого будет 220 Вольт.

Особенностью данных схем является возможность получить на выходе чистый синусоидальный сигнал.

Одной из очень важных характеристик, применяемых в быту преобразователей, является стабильная величины сигнала на выходе устройства, независимо от того сколько вольт подаётся на его вход. Эта функциональная особенность блоков питания связана с тем, что для стабильной и продолжительной работы микросхем и других полупроводниковых устройств необходимо чётко нормированное напряжение, да ещё и без пульсаций.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  В чем разница между активным и реактивным сопротивлением

Основными критериями выбора преобразователя для дома или квартиры являются:

  1. Мощность;
  2. Величина входного и выходного напряжения;
  3. Возможность стабилизации и её пределы;
  4. Величина тока на нагрузке;
  5. Минимизация нагрева, то есть лучше чтобы преобразователь работал в режиме с запасом по мощности;
  6. Вентиляция устройства, может быть естественная или принудительная;
  7. Хорошая шумоизоляция;
  8. Наличие защит от перегрузок и перегрева.

Выбор преобразователя напряжения дело не простое, ведь от правильно выбранного преобразователя зависит и работа питаемого устройства.

Бестрансформаторные преобразователи напряжения

Особенности преобразователя напряжения с 12В в 220 В

В последнее время они стали очень популярны, так как на их изготовление, а в частности, производство трансформаторов, нужно тратить немалые средства, ведь обмотка их выполняется из цветного металла, цена на который постоянно растёт. Основное преимущество таких преобразователей это, конечно же, цена.

Среди отрицательных сторон есть одно существенно отличающее его от трансформаторных блоков питания и преобразователей. В результате пробоя одного или нескольких полупроводниковых приборов, вся выходная энергия может попасть на клеммы потребителя, а это обязательно выведет его из строя. Вот простейший преобразователь переменного напряжения в постоянное.

Роль регулирующего элемента играет тиристор.

Проще обстоят дела с преобразователями, в которых отсутствуют трансформаторы, но работающие на основе и в режиме повышающего напряжение аппарата. Здесь даже при выходе одного элемента или нескольких на нагрузке не появится опасной губительной энергии.

Преобразователи постоянного напряжения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное является самым часто используемым видом устройства этого типа. В быту это всевозможные блоки питания, а на производстве и в промышленности это питающие устройства:

  • Всех полупроводниковых схем;
  • Обмоток возбуждения синхронных двигателей и двигателей постоянного тока;
  • Катушек соленоидов масляных выключателей;
  • Оперативных цепей и цепей отключения там, где катушки требуют постоянного тока.

Тиристорный преобразователь напряжения — это наиболее часто применяемый для этих целей аппарат. Особенностью этих устройств является полное, а не частичное, преобразование переменного напряжения в постоянное без всякого рода пульсаций. Мощный преобразователь напряжения такого типа обязательно должен включать в себя радиаторы и вентиляторы для охлаждения, так как все электронные детали могут работать долго и безаварийно, только при рабочих температурах.

Регулируемый преобразователь напряжения

Эти устройства направлены на работу как в режиме повышения напряжения, так и в режиме понижения. Чаще всего это всё-таки аппараты, выполняющие плавную регулировку величины выходного сигнала, который ниже входного. То есть на вход подаётся 220 Вольт, а на выходе получаем регулируемую постоянную величину, допустим, от 2 до 30 вольт.

Такие приборы с очень тонкой регулировкой применяются для проверки стрелочных и цифровых приборов в лабораториях. Очень удобно когда они оснащены цифровым индикатором. Нужно признать, что каждый радиолюбитель брал за основу своих первых работ именно этот вид, так как питание для определённой аппаратуры может быть разное по величине, а этот источник питания получался весьма универсальным.

Как сделать качественный и работающий долгое время преобразователь, вот основная проблема юных радиолюбителей.

Инверторный преобразователь напряжения

Данный тип преобразователей положен в основу инновационных компактных сварочных устройств. Получая для питания переменное напряжение 220 Вольт аппарат выпрямляет его, после чего снова делает его переменным, но уже с частотой несколько десятков тысяч Гц. Это даёт возможность значительно снизить габариты сварочного трансформатора, установленного на выходе.

Также инверторный способ применяется для питания отопительных котлов от аккумуляторных батарей в случае неожиданного отключения электроэнергии. За счёт этого система продолжает работать и получает 220 вольт переменного напряжения из 12 Вольт постоянного. Мощный повышающий аппарат такого назначения должен эксплуатироваться от батареи большой ёмкости, от этого зависит как долго он будет снабжать котёл электроэнергией. То есть емкость при этом играет ключевую роль.

Высокочастотный преобразователь напряжения

За счёт применения повышающих преобразователей появляется возможность уменьшения габаритов всех электронных и электромагнитных элементов, из которых состоят схемы, а это значит снижается и стоимость трансформаторов, катушек, конденсаторов и т. д.

Правда, это может вызывать высокочастотные радиопомехи, которые влияют на работу других электронных систем, да и обычных радиоприёмников, поэтому нужно надёжно экранировать их корпуса.

Расчет преобразователя и его помех должен производиться высококвалифицированным персоналом.

Что такое преобразователь сопротивления в напряжение?
Это особый вид, который используется только при производстве и изготовлении измерительных приборов, в частности, омметров. Ведь основа омметра, то есть прибора измеряющего сопротивление, выполнена в измерении падения U и преобразовании его в стрелочные или цифровые показатели.

Обычно измерения производятся относительно постоянного тока. Измерительный преобразователь — техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации, а также передачи.

Он входит в состав какого-либо измерительного прибора.

Преобразователь тока в напряжение

В большинстве случаев все электронные схемы нужны для обработки сигналов, представленных в виде напряжения. Однако иногда приходится иметь дело с сигналом в виде тока. Такие сигналы возникают, например, на выходе фоторезистора или фотодиода.

Тогда желательно при первой же возможности преобразовать токовый сигнал в напряжение. Преобразователи напряжения в ток применяются в случае, когда ток в нагрузке должен быть пропорционален входному U и не зависеть от R нагрузки.

В частности, при постоянном входном U ток в нагрузке также будет постоянным, поэтому такие преобразователи иногда условно называют стабилизаторами тока.

Ремонт преобразователя напряжения

Ремонт этих устройств для преобразования одного вида напряжения в другой, лучше производить в сервисных центрах, где персонал имеет высокую квалификацию и впоследствии предоставит гарантии выполненных работ.

Чаще всего любые современные качественные преобразователи состоят из нескольких сотен электронных деталей и если нет явных сгоревших элементов, то найти поломку и устранить её будет очень сложно.

Некоторые же китайские недорогие устройства данного типа, вообще, в принципе лишены возможности их ремонта, чего нельзя сказать об отечественных производителях. Да может они немного громоздкие и не компактные, но зато подлежат ремонту, так как многие из их деталей можно заменить на аналогичные.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/ispolzovanie-preobrazovateley-naprazeniya.html

Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

С развитием альтернативных источников энергии, в частности с массовым внедрением солнечных панелей, инвертор напряжения находит все более широкое применение.

Поскольку применяется как постоянный, так и переменный ток, то часто возникает необходимость в преобразовании энергии одного рода в другой. Устройства, преобразующие переменный ток в постоянный называются выпрямителями.

В качестве выпрямителя чаще всего применяют диодный мост. А устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называют инвертором.

По ряду положительный свойств большую популярность завоевал инвертор напряжения. Особенно широко он используется с целью преобразования электрической энергии постоянного тока аккумуляторной, солнечной батареи или суперконденсатор в переменное напряжение 230 В, 50 Гц для питания большинства промышленных устройств.

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто.

Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц.

Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания Uип с клеммами 1-2 и потребитель RнLн, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4.

В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 Uип, при этом I от Uип протекает в направлении LнRн, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT1VT4, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD1VD4, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

Входные клеммы инвертора подключаются к Uип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

В момент времени t1 открываются VT1 и VT4, а VT2 и VT3 – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» Uип – VT1 – нагрузка RнLн VT4«-» Uип. Таким образом, на интервале времени t1 ‑ t2 создается замкнутая цепь для протекания в соответствующем направлении.

Режим работы схемы

Для изменения направления снимаются управляющие импульсы с баз VT1 и VT4 и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT2,3. В точке t2 на оси времени t, первый и четвертый VT1,4 закрыты, а второй и третий – открыты.

Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности .

Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная Wм = (Lн∙i2)/2.

В связи с этим, на отрезке времени t2 – t3 ток будет протекать через диоды VD2 и VD3, сохраняя прежнее направление на RнLн, но пройдет в обратном направлении через Uип или конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания , в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

В момент времени t3 вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t3 до момента t4 под действием приложенного Uип через открытые полупроводниковые ключи VT2 и VT3 будет протекать через LнRн уже в другую сторону.

В точке t4, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT1,3, а VT1 и VT4 открываются. Однако продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t4 – t5.

Работа схемы

Начиная с момента t5 iн изменить направление и потечет от Uип через LнRн по пути через VT1 и VT4. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться.

На LнRн форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться.

Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы и будет в виде прямоугольников.

Поскольку VT1VT4 попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное , поэтому через LнRн протекал максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т.п.

Инвертор напряжения с регулированием выходных параметров

Самый простой способ изменить величину uн заключается в регулировании величины подводимого Uип, если такая возможность имеется. Например, для регулируемого выпрямителя это не проблема. Но такие источники электрической энергии как аккумуляторная батарея, суперконденсатор или солнечная батарея не имеют данной возможности. Поэтому регулировка частоты и величины выходного полностью возлагается на инвертор.

Для регулирования величины одну пару диагонально противоположных транзисторов следует открыть несколько ранее, чем в рассмотренном выше случае.

Поэтому алгоритмом системы управления следует предусмотреть сдвигу управляющих сигналов.

Например, подаваемых на открытие VT1 и VT4 относительно импульсов управления, подаваемых на базы VT2 и VT3, на некоторый угол, называемый углом управления α.

Обратите внимание, что амплитудное значение остается неизменной величины и приблизительно равно значению Uип, но действующее значение будет снижаться по мере увеличения угла управления α. Рассмотрим, как это работает.

На интервале времени от t1 до t2 открыта пара транзисторов VT1 и VT4; iн протекает справа налево, как показано на схеме. В момент t2 закрывается первый транзистор и открывается второй. Ток сохраняет прежнее направление, а нагрузка оказывается замкнутой, в результате чего напряжение на ней падает практически до нуля, соответственно снижается и .

Далее из системы управления поступает команда и VT2 открывается, а VT4 закрывается.

Однако накопленная в индуктивности энергия не позволяет току изменить свое направление, и он протекает по прежней цепи, только уже через диоды VD2 и VD3 встречно источнику питания.

Длительность этого процесса продолжается до точки времени t4. В точке t4 под действием приложенного Uип iн изменяет знак на противоположный.

Широтно-импульсная модуляция

Такой алгоритм работы полупроводниковых ключей в отличие от предыдущего алгоритма формирует паузу определенной длительности, которая в конечном итоге приводит к снижению действующего значения. Для формирования синусоидальной формы применяется широтно-импульсная модуляция ШИМ. Преобразователь с ШИМ, а точнее алгоритм его работы, предусматривающий ШИМ, мы рассмотрим отдельно.

Также следует заметить, что рассмотренный алгоритм управления полупроводниковыми ключами называется широтно-импульсным регулированием ШИР, который часто путают с ШИМ, хотя разница огромная.

В преобразовательной технике ШИМ практически вытеснила ШИР, поскольку обладает рядом положительных свойств, благодаря которым повышается КПД всего устройства и снижается уровень электромагнитных помех. Поэтому в дальнейшем мы рассмотрим инвертор напряжения с ШИМ.

Источник: https://diodov.net/invertor-napryazheniya/

Преобразователь напряжения: назначение, функции и области применения

Любой преобразователь напряжения – это электротехническое или электронное устройство, способное изменять его величину на требуемое значение. Этот прибор особо востребован в ситуациях, когда к сети необходимо подключить нагрузку с различными номиналами напряжений. Причем они могут не только понижать значение этого параметра, но и повышать.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что называют работой электрического поля

Принцип работы

Преобразователь напряжения 12/220В HP-1200

Основное требование, определяющее принцип работы преобразователей напряжения – возможность передать на выход полезную мощность с минимальными потерями (обеспечить максимальный КПД).

Для этого в них нередко используются экономичные с точки зрения потерь модули, например, электронные инверторы. Электрический преобразователь напряжения, построенный по трансформаторной схеме – наиболее удобен для рассмотрения принципа работы.

Суть его функционирования состоит в следующем:

  • на вход устройства потенциал поступает с генератора переменного напряжения или подобного ему источника тока;
  • схожий по форме сигнал снимается с выхода трансформатора (с его вторичной обмотки);
  • при необходимости переменное выходное напряжение сначала выпрямляется специальным диодным блоком, а затем стабилизируется.

Добиться нужной эффективности от такой схемы очень сложно, поскольку в обмотках трансформатора теряется часть передаваемой мощности (из-за теплового рассеивания).

Чтобы получить от устройства высокий КПД, на выходе трансформатора устанавливаются ключевые схемы, работающие в экономичном режиме. При их работе, основанной на скоростном переключении транзисторов из закрытого состояния в открытое, потери мощности в обмотках существенно снижаются.

В преобразователях напряжения, рассчитанных на работу с высоковольтными источниками питания, традиционно используется явление самоиндукции. Она реализуется в выходных ферритовых сердечниках при резком прерывании тока в первичной обмотке.

В качестве такого прерывателя используются все те же транзисторы, а получаемое на выходе импульсное напряжение затем выпрямляется. Такие схемы позволяют получать высокие потенциалы порядка нескольких десятков кВ.

Они используются в цепях питания уже устаревших электронно-лучевых трубок, а также в телевизионных кинескопах. В этом случае удается получать неплохой КПД (до 80%).

Области применения

Сфера применения многозонных преобразователей напряжения очень обширна. Они традиционно используются в следующих целях:

  • в линейных устройствах для распределения и передачи электроэнергии;
  • для проведения таких ответственных технологических операций, как сварка, термическая обработка и им подобных;
  • при необходимости электроснабжения нагрузочных цепей в самых различных областях техники.

В первом случае вырабатываемая на электростанциях ЭДС повышается с помощью этих устройств с 6-24 кВ до 110-220 кВ – в таком виде ее легче «перегонять» по проводам на дальние расстояния. На районных подстанциях уже другие трансформаторные устройства обеспечивают ее снижение сначала до 10 (6,3) кВ, а затем – до привычных 380 Вольт.

При обслуживании технологического оборудования преобразователи напряжения применяются в качестве электротермических установок или сварочных трансформаторов.

В промышленности

Самая обширная область применения – обеспечение качественным питанием следующих промышленных образцов потребителей:

  • аппаратуры, работающей в линиях автоматического управления и контроля;
  • устройств телекоммуникации и связи;
  • широкого спектра электроизмерительных приборов;
  • специального радио- и телевизионного оборудования и тому подобное.

Особую функцию выполняют так называемые «разделительные» трансформаторы, используемые для развязки нагрузочных линий от высоковольтного входа.

Поскольку такие преобразователи «играют вспомогательную роль», чаще всего они имеют небольшую мощность и сравнительно малые размеры.

В быту, медицине и оборонной промышленности

Преобразователь напряжения 24/12V DC-20

Достаточно широко применяются преобразователи напряжения и в быту. На их основе построено большинство БП, используемых для зарядки бытовой техники, а также более сложных устройств типа:

  • стабилизаторы напряжения;
  • инверторы;
  • резервные блоки питания и т. п.

Наиболее востребованы эти устройства в медицине, военной сфере, а также в энергетике и науке. В этих отраслях к ним предъявляются особо «жесткие» требования, касающиеся качества преобразуемого напряжения («чистоты» синусоиды, например).

Преимущества и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

  • возможность управления параметрами выходного сигнала – превращение его переменной величины в постоянное значение с использованием принципа частотного преобразования;
  • наличие опции коммутации входных и выходных цепей (варьирование амплитудой напряжения);
  • допустимость подстройки их номинальных значений под конкретную нагрузку;
  • компактность и простота конструкции бытовых преобразователей, которые нередко изготавливаются в модульном или настенном исполнении;
  • экономичность (по заявлениям производителей их КПД достигает 90%);
  • удобство пользования и универсальность;
  • возможность передачи электроэнергии на удаленные расстояния и обеспечение работы особо ответственных отраслей промышленности.

К минусам относят высокую стоимость и низкую влагостойкость (за исключением моделей, предназначенных специально для работы в условиях повышенной влажности).

Разновидности преобразователей

Среди всего многообразия существующих видов преобразователей выделяются следующие классы:

  • специальные устройства для дома;
  • высоковольтное и высокочастотное оборудование;
  • бестрансформаторные и инверторные импульсные устройства;
  • преобразователи постоянного напряжения;
  • регулируемые аппараты.

К этой же категории электронных приборов относят преобразователи тока в напряжение.

Аппаратура для дома

С этим типом преобразовательных устройств рядовой пользователь сталкивается постоянно, поскольку в большинстве моделей современной техники имеется встроенный блок питания. К тому же классу относятся бесперебойные источники питания (БИП), имеющие встроенный аккумулятор.

В отдельных случаях бытовые преобразователи выполняются по двойной кольцевой (инверторной) схеме.

За счет такого преобразования от источника постоянного тока (аккумулятора, например), удается получить на выходе переменное напряжение стандартной величины 220 Вольт. Особенностью электронных схем является возможность получения на выходе чисто синусоидального сигнала постоянной амплитуды.

Регулируемые устройства

Эти агрегаты способны значение выходного напряжения и повышать его. На практике чаще встречаются аппараты, позволяющие плавно изменять пониженное значение выходного потенциала.

Классическим является случай, когда на входе действует 220 Вольт, а на выходе получается регулируемое постоянное напряжение величиной от 2-х до 30 Вольт.

Приборы с тонкой регулировкой выходного параметра традиционно применяются для проверки стрелочных и цифровых измерительных приборов в условиях современных исследовательских лабораторий.

Бестрансформаторные приборы

Бестрансформаторные (инверторные) агрегаты построены по электронному принципу, предполагающему применение отдельного модуля управления. В качестве промежуточного звена в них используется преобразователь частоты, приводящий сигнал на выходе к удобному для выпрямления виду. В современных образцах инверторного оборудования нередко устанавливаются программируемые микроконтроллеры, существенно повышающие качество управление преобразованием.

Высоковольтные устройства представлены уже описанными станционными трансформаторами, повышающими и понижающими передаваемое напряжение в нужных соотношениях.

При передаче энергии по высоковольтным линиям и последующей трансформации стремятся свести ее потери в ваттах к минимуму.

К этому же классу относятся устройства, формирующие сигнал для управления лучом в телевизионной трубке (кинескопе).

Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/preobrazovatel-napryazheniya/

Что нужно знать о преобразователях напряжения

04.12.2015

Для автомобилей и автобусов, грузовых машин, тракторов и другой тяжелой техники, имеющих на борту штатную сеть напряжением в 24 В, разработаны и применяются специальные устройства — преобразователи напряжения. Они способны трансформировать это напряжение в напряжение 12 вольт, необходимое для питания того или иного оборудования. Например, подключить к бортовой сети 24 В автомагнитолу, навигатор, зарядник для сотового телефона, рассчитанные на напряжение 12 В.

Как работают преобразователи и для чего нужны

Преобразователи могут работать по транзисторной схеме, либо по принципу высокочастотного преобразования импульсов напряжения. Второй тип отличают малые габаритные размеры, большая мощность и высокий КПД.Большинство преобразователей оснащены системами защиты от внутренних перегрузок и перенапряжений.

Модели с гальванической развязкой почти полностью исключают поломку электрооборудования, связанную со скачками напряжения бортовой сети, обеспечивают их надежную работу.Ток на выходе преобразователя варьируется от 5 до 25 Ампер.

На входе имеются клеммы для подключения к сети машины, выход выполняется либо такими же клеммами, либо разъемом или даже в виде гнезда прикуривателя.

Конвертеры рассчитаны, обычно, на большой диапазон температур (от -40 до +40 градусов). Для преобразователей большой мощности предусматривается воздушное охлаждение с помощью специального вентилятора, а также устройства ребер на самом корпусе устройства.

Зачем нужен конвертер

Преобразователь напряжения 24/12 В (или конвертер) предназначен для снижения напряжения, имеющегося на борту автомобиля, железнодорожного транспорта или водного судна величиной 24 В до напряжения величиной 12 Вольт.

Это позволит создать привычный комфорт в дороге, так как вам станут доступны такие радости, как магнитола, телевизор, радиостанция, прогрев двигателя, а холодильник не позволит испортиться взятым в путь продуктам.

Ассортимент аксессуаров и приборов, работающих на напряжении 12 В более обширен, чем на 24 В, и стоимость их намного ниже, поэтому именно их выбирают многие водители-профессионалы и автотуристы. Преобразователи 24 12 В дают возможность применения более дешевого оборудования, не опасаясь выведения из строя электрической системы на борту автомобиля.

Нашли широкое применение преобразователи 24 12 В на производстве и в энергетике, поэтому они выпускаются промышленностью в больших масштабах. Эти устройства просты в эксплуатации, для их установки не требуется специальных знаний, а по стоимости они вполне доступны.

Как выбрать преобразователь 24 12 В

Главным параметром, который различает конвертеры, является мощность на выходе устройства. Подбирают его в соответствии с той мощностью, которой обладает подключаемое оборудование.

Для правильного выбора нужной модели конвертера постоянного тока, следует лишь точно рассчитать общую мощность нагрузки, предполагаемой к подключению.

Подключение преобразователя не представляет сложности: его подсоединяют к бортовой сети 24 В через предохранитель, на выходе вы получите напряжение постоянного тока 12 В.

Преобразователь напряжения верный помощник, эффективность и надежность которого проверялась на практике не одним десятком лет.

Что нужно знать о преобразователях напряжения Ссылка на основную публикацию

Источник: https://www.radioingener.ru/chto-nuzhno-znat-o-preobrazovatelyax-napryazheniya/

Какой преобразователь напряжения выбрать?

Инверторы необходимы для преобразования постоянного напряжения в переменное 220Вольт и являются неотъемлемой частью практически любой «солнечной» системы.

Условно все преобразователи напряжения можно разделить по форме выходного сигнала на преобразователи с «чистым синусом» и «модифицированным синусом».

Преобразователи напряжения с «модифицированным синусом»

Модифицированный синус может иметь форму меандра, трапеции или треугольника.

Преобразователи напряжения с модифицированным синусом широко распространены благодаря относительно невысокой стоимости, однако их использование целесообразно только для питания таких потребителей, как нагревательные приборы или лампы накаливания, иные приборы могут работать хуже и даже выходить из строя. При питании модифицированным синусом электродвигателей, дросселей, трансформаторов снижение мощности может достигать 30%, поэтому инвертор нужно подбирать с большим запасом по мощности.

Синусоидальный преобразователь напряжения

Всех этих проблем можно избежать, используя синусоидальный преобразователь напряжения, который подходит для электроснабжения любой нагрузки и единственным минусом которого является более высокая стоимость.

В паре с зарядным устройством инвертор представляет собой источник бесперебойного питания (ИБП). Работа ИБП заключается в транслировании сети потребителям и переход на генерацию от аккумуляторной батареи при низком качестве сети или ее отсутствии. Выделяют три основных вида источника питания: on-line, off-lineи линейно – интерактивные ИБП.

  • В on-line ИБП двойное преобразование происходит постоянно, сеть используется только для заряда аккумулятора, а напряжение для питания потребителей полностью генерируется. В результате, на выходе ИБП имеем «идеальный» сигнал не зависимо от качества сети.
  •  Off-line источник питания – это резервный преобразователь. В сетевом режиме это изделие передает напряжение потребителям напрямую без изменений, а в автономном, при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы, питание потребителей происходит от аккумуляторной батареи, через встроенный инвертор.
  • Линейно – интерактивный ИБП имеет стабилизатор, который обеспечивает нормальное питание потребителей при пониженном или повышенном напряжении без перехода в автономный режим.

Гибридные преобразователи напряжения

При построении автономной системы комбинированного типа, когда совместно с сетью используются альтернативные источники энергии, необходимо использовать многофункциональные гибридные преобразователи напряжения. Гибридные инверторы позволяют:

  • устанавливать приоритеты заряда аккумуляторов от различных источников энергии (сеть, солнечные модули, бензиновый или ветро-генератор);
  • получать необходимую мощность сразу от нескольких источников энергии.

Преимущества гибридного преобразователя для комбинированных систем энергоснабжения неоспоримы. Инвертор в автоматическом режиме определит источник энергии доступный на данный период и произведет заряд аккумуляторных батарей.

Как выбрать преобразователь напряжения для ИБП или солнечной электростанции?

Инвертор – порой самый важный компонент автономной или резервной системы. Он обеспечивает качественное преобразование энергии с батарей аккумуляторов в 220 Вольт и передает ее нагрузке (потребителям). Вот несколько советов, которые помогут Вам выбрать преобразователь напряжения:

Суммируйте нагрузки! Мощность преобразователя должна быть больше или равна максимальной мощности одновременно включенных приборов, для питания которых рассчитывается система.

Больше напряжение – меньше ток! Выбирая напряжение системы АКБ, помните, что для систем высокой мощности лучше выбирать большее напряжение. Например, для систем 2-5кВт напряжение питания может быть 24Вольт, но для системы 10 кВт и более лучше заложить напряжение 48 Вольт. Это позволит сократить протекающие токи, а вместе сними и потери в проводниках.

Думайте на годы вперед! Выбор преобразователя определяет выходную мощность системы на все время эксплуатации. Поэтому если Вы выбираете преобразователь напряжения для дома, то обязательно учтите возможное увеличение мощности нагрузки в будущем или возьмите небольшой запас. Если через год или два количество потребителей в Вашем доме возрастет, то увеличить мощность преобразователя будет уже невозможно.

Два лучше, чем один! Если Вам доступны несколько источников энергии, например сеть 220Вольт, солнечные батареи, бензиновый или ветрогенератор, то обязательно применяйте гибридный преобразователь напряжения. Более высокая стоимость инвертора окупится за счет альтернативных источников энергии.

Источник: http://www.helios-house.ru/preobrazovatel-kak-vibrat.html

Что такое инвертор: принцип работы, разновидности и области применения

Одна из самых значительных достижений 19-го века была связана не с землей или ресурсами, а с установлением типа электричества, которое все чаще стало внедряться в наши здания. Существует два вида тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Ученых всегда интересовала возможность преобразования одного вида в другой. Так появился инвертор.

История появления преобразователя

В конце 1800-х годов американский электрик-пионер Томас Эдисон (1847−1931) вышел из своей лаборатории, чтобы продемонстрировать, что постоянный ток (DC) является лучшим способом подачи электроэнергии, чем переменный ток (AC), который был новой системой, поддерживаемой его сербским соперником Николой Тесла (1856−1943). Эдисон пробовал всевозможные хитрые способы убедить людей в том, что AC слишком опасен: от электроочистки слона до поддержки использования переменного тока в электрическом стуле для управления смертной казнью. Несмотря на это, система Tesla выиграла тот день, и мир с тех пор довольно много работает на электросети.

Единственная проблема заключается в том, что, хотя многие из наших приборов предназначены для работы с переменным током, маломощные генераторы часто производят постоянный. Это означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от аккумуляторной батареи постоянного тока в мобильном доме, вам потребуется устройство, которое преобразует DC в AC-инвертор, как его называют.

Электричество постоянного и переменного тока

Когда преподаватели науки объясняют основную идею электричества как поток электронов, они обычно говорят о постоянном токе (DC). Мы узнаем, что электроны немного похожи на линию муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии так же, как муравьи несут листья.

Это достаточно хорошая аналогия для чего-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема (сплошная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель, а электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампе, пока вся энергия батареи истощается.

Источник: https://tokar.guru/hochu-vse-znat/chto-takoe-invertor-raznovidnosti-i-pricip-raboty.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Какое сопротивление потребителей называют последовательным

Закрыть