Перетворювачі. Види. Як працюють імпульсні перетворювачі напруги (27 схем) Пристрій для перетворення напруги називається

Сучасна наука пояснює існування електрики скупченнями зарядів протилежних знаків. У природі виробляється неймовірна кількість електрики. Сили тертя в атмосфері створюють величезні простори з грозових хмар. Між хмарами, з поверхнею землі виникає напруга в мільйони вольт. А кілька хвилин грози з блискавками еквівалентні по електричної потужності тривалій роботі великий електростанції.

Але блискавок може і не бути. Однак електроенергія все одно витає в просторі між небом і землею.

Очевидно, що напруга це перший і основний параметр енергії електрики.

У природі існують тільки повільно змінюються і майже миттєво зникають напруги. Гроза поступово набирає силу, зарядів від тертя переміщаються шарів повітря стає все більше. Напруга між хмарами і поверхнею землі збільшується.

Якщо рух повітряних мас в певний момент припиниться, напруга поступово зменшиться. Якщо немає - розряд блискавки моментально «обнулить» напруга.

Очевидно, що електричний струм, Який має вигляд блискавки, є другим параметром електричної енергії.

У міру розвитку науки люди навчилися моделювати атмосферні електричні процеси, придумавши електростатичну, або як її називають інакше електрофорна машину:

Ця машина стала першим перетворювачем механічної енергії в електроенергію. Однак перетворення це не вдалося зробити оборотним. Хоча машина і була джерелом напруги і струму, проблема полягала в тому, що зробити подальші перетворення електричної енергії не виходило. Але з часом наука виявила ще одну причину виникнення електричних зарядів. Не тільки тертя, але і магнітне поле виявилося здатним створювати електрику.

Це відкриття виявилося повністю певним розвитком технологій. Коли з'явилися металевий дріт і постійний магніт, взаємодія яких в природі не існує, стало можливим відкриття електромагнітної індукції. При цьому з'ясувалося, що отримується енергія електрики безпосередньо пов'язана зі швидкістю взаємного переміщення магніту і дроти.

Очевидно, що частота є третім параметром енергії електрики.

Після відкриття Фарадеєм явища електромагнітної індукції були винайдені різні електричні машини, в тому числі і перетворювачі електричної енергії. Першими з них стали трансформатори, які уможливили передачу енергії електрики по дротах на значні відстані. Виявилося, що змінна напруга на кінцях обмотки котушки рівномірно розподіляється між її витками. На кожному витку виходить однакове по величині напругу.

Тому кількість витків обмотки визначить напруга, яке можна використовувати для живлення нової електричного кола. З'ясувалося також і те, що додатковий виток охоплює сердечник котушки поза основною обмотки має на своїх кінцях таке ж напруга, як і виток основний обмотки. Такі котушки, що охоплюють загальний магнітопровід, стали називати трансформаторами. Якщо все котушки при цьому з'єднувалися між собою в послідовний ланцюг, такий пристрій назвали автотрансформатором.

Автотрансформатор при однакових параметрах перетворення електроенергії виявляється ефективніше трансформатора, оскільки в ньому існує електрична зв'язок між обмотками. Тому він може передати споживачеві велику електричну потужність. У трансформаторі між обмотками існує тільки електромагнітна зв'язок.

Але ця особливість забезпечує повну електричну ізоляцію обмоток один від одного. З цієї причини трансформатори широко використовуються у всіх електричних пристроях, Які живляться від електричної мережі для отримання безпечного електроживлення цих пристроїв. Трансформатори дозволяють змінювати лише напруга і струм, залишаючи їх частоту без якої-небудь зміни. На цій посаді вони застосовуються до цих пір. А в далеких системах електропостачання трансформатори досягли величезних розмірів. Один з таких агрегатів показаний на зображенні нижче:

Але після появи трансформаторів проявилася ще одна можливість перетворення електроенергії.

котушки

Виявилося, що будь-яка котушка запасає енергію в електромагнітному полі. Воно існує деякий час після того, як по обмотці котушки перестає текти електрострум. А на кінцях обмотки котушки протягом цього часу продовжує існувати напруга. Таке явище стали називати як ЕРС самоіндукції. З'ясувалося також і те, що величина ЕРС самоіндукції залежить від швидкості відключення електроструму в котушці.

Чим швидше зменшується струм, тим більша напруга на кінцях обмотки. Такий перетворювач електроенергії отримав свою назву за прізвищем свого винахідника і став називатися «котушкою Румкорфа», зображення якої показано нижче зліва. На такому ж принципі працює класична система запалювання автомобільного двигуна внутрішнього згоряння.

Однак перетворити частоту напруги і струму тривалий час можна було тільки за допомогою обертання. Синхронний двигун, який обертався з частотою, яка визначається частотою живлячої напруги, обертав генератор. Для збільшення частоти можна було або використовувати підвищує обороти редуктор, або збільшувати число полюсів генератора, або і те й інше разом. Аналогічно вирішувалася і проблема отримання випрямленого струму. Механічні контакти, наприклад, колектора двигуна пропускали тільки одну половину періоду струму. Ці імпульси надходили в загальну електричний ланцюг, І таким чином виходив випрямлений струм обох напівперіодів.

Визначальний внесок у розвиток перетворення електроенергії внесли електронні прилади. Вони дозволили створювати випрямлячі і перетворювачі частоти без рухомих частин, забезпечуючи параметри електроенергії недосяжні для пристроїв, створених на механічних принципах. Стало можливим створення потужних високочастотних генераторів, іменованих инверторами. Збільшення частоти дозволило в кілька разів зменшити розміри трансформаторів.

Інвертори

Інвертори отримали подальший розвиток з появою потужних високовольтних напівпровідникових приладів - транзисторів і тиристорів. З їх появою перетворення електроенергії на високій частоті охопило майже всі пристрої з джерелами вторинного електроживлення. Інверторні схеми стали широко застосовуватися для електронних баластів газорозрядних ламп. При цьому досягалося більш високу якість світла при значній економії електроенергії.

Найбільш вагомим моментом у розвитку перетворення електроенергії стали інвертори й випрямлячі для високовольтних ліній електропередачі. Такі схеми далекого електропостачання почали застосовуватися досить давно з появою ртутних вентилів - потужних спеціалізованих електровакуумних приладів.

Потім вони були витіснені більш ефективними тиристорами і транзисторами. Напівпровідникові перетворювачі електроенергії дозволяють забезпечити передачу електричної потужності в 3,15 гігават / год на відстань 2400 км в сучасній системі електропостачання в Бразилії. За такими системами передачі електроенергії майбутнє. ЛЕП працюють на постійному струмі позбавлені реактивного опору і втрат електроенергії, пов'язаних зі змінним напругою і струмом.

У них немає і інших процесів і явищ, дуже заважають спільній роботі декількох електрогенеруючих і передавальних систем в єдиній схемі електропостачання. Але тертя і електромагнетизм не єдині процеси, які використовуються для перетворення електроенергії. Приблизно в ті ж роки відкриття явища електромагнітної індукції було виявлено п'єзоелектричний ефект.

В результаті знайшлася група мінералів, а згодом були штучно створені матеріали з п'єзоелектричними властивостями. Ці властивості полягають в перетворенні механічної дії, прикладеного до зразка п'єзоелектричного матеріалу, в електричні імпульси. Але зворотне перетворення електричних імпульсів в механічні деформації зразка також можливо. На основі таких зразків можна виготовити трансформатор без обмоток і магнітних полів в осерді і поза ним.

Такий трансформатор буде збільшувати прикладена напруга в багато разів при мінімальних розмірах і вазі. Це буде просто керамічна пластина з припаяними проводками.

При цьому одержувана потужність не буде великою. Але виграш в розмірах і собівартості в порівнянні з електромагнітним трансформатором буде суттєвою. Такі п'єзоелектричні трансформатори застосовуються в джерелах вторинного електроживлення. Також всі сучасні курці хто користується запальничками, в яких іскра створюється мініатюрним п'єзоелектричним трансформатором.

Подальший розвиток перетворювачів електроенергії це битва за збільшення частоти напруги і струму. Цей процес пов'язаний з необхідністю створення нових напівпровідникових приладів і матеріалів. У творах деяких письменників фантастів згадується енергетичний промінь, який використовується замість ЛЕП. Можливо, їх пророцтва таки збудуться.

Перетворювач напруги - пристрій, що змінює вольтаж ланцюга. У літературі зарубіжної мається на увазі: мова стосується ланцюгів змінної напруги, в іншому випадку пристрій називають перетворювачем постійного струму. Останні розглядаються повноцінними членами родини.

Призначення перетворювачів напруги

Необхідність використання пристроїв подібного роду виникає, коли потрібно електричний прилад впровадити в регіоні, де стандарти промислових мереж постачання енергією відрізняються від закладених розробниками вироби. Частоти і амплітуда напруги США протиставлені Європі, Росії. Бачимо ряд причин. Тесла зауважив: при збільшенні частоти можливо драматично знизити вагу мідної обмотки трансформатора, при досягненні параметром значення 700 Гц електрику стає великою мірою безпечним для людського організму. Паралельно ростуть втрати сердечників, починається випромінювання електромагнітної хвилі в простір.

Перетворювач вольтажа

Оцінивши вагомість аргументів, США під впливом Ніколи Тесла узаконили частоту 60 Гц. У Росії (Європі) взяли до відома доводи прославленого інженера Доливо-Добровольського (обгрунтував вигідність використання трифазних мереж). Протягом Євразії стали еталоном де-факто 50 Гц. Амплітуди напруги вибирали зручну. 220 вольт небезпечні для людини, споживач одночасно витрачає менший струм. Перетин мідних провідників допустимо відчутно знизити. Американські 110 вольт змінного струму не можна вважати безпечними повністю. Люди обізнані, навчені бойовиками, не раз головний герой знищував ворога електричним розрядом місцевої енергомережі.

Вплив параметрів на техніку описуються просто:

Частота обертів двигуна визначена амплітудою прикладеного напруги. Швидкість обертання валу асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором безпосередньо залежить від частоти мережі живлення.
Нагрівальні прилади розраховані на робочий струм, пропорційний величині напруги. Опір переважно активне. Потужність змінюється вчетверо (струм береться в квадраті) при аналогічному варьировании між мережами 110/220 вольт. Споживач очікує від вироби номінальних параметрів, прилад може бути не розрахований на нестандартну експлуатацію.
Побутова техніка в складі часто використовує напруги відмінні від мережевих зі строго визначеною амплітудою. Забезпечуються умови блоком живлення. Для нормальної роботи потрібен перетворювач напруги.

Навіщо світовій практиці різні напруги

Електрифікація в масовому порядку велася з початку XX століття. Брало участь велике кількість людей, кожен переслідував, крім об'єктивних, власні інтереси. Едісон просував постійна напруга, Тесла на зло - змінне. Доливо-Добровольський мав підстави недолюблювати другого вченого (конфлікт інтересів у сфері трифазних мереж), Можливо, частоту 50 Гц ввів наперекір США, Європа прислухалася до думки ближчого тієї околиці інженера.

Що стосується СРСР, немає сумнівів: вольтаж на 220 вольт залишений тільки з військових, стратегічних міркувань протистояння в холодній війні. Діаметр сигарети відповідав калібру патрона для якнайшвидшого переведення обладнання на випуск специфічної продукції.

Місцезнаходження перетворювачів напруги в загальній класифікації

Постійного струму:

Перетворювачі рівня напруги (обговорювалося вище).
Регулятори напруги.
Лінійний стабілізатор напруги.

Змінний струм в постійний:

Випрямлячі.
Блоки живлення.
Імпульсні стабілізатори напруги.

Постійний струм в змінний:

Інвертори.

Змінної напруги:

Трансформатори різного роду.
Перетворювачі напруги.
Регулятори напруги.
Перетворювачі форми і частоти напруги.
Трансформатори змінної частоти.

Перетворювачі напруги утворюють ще два класи. Блоки живлення в першу чергу. Кожен містить в своєму складі перетворювач напруги. Трансформатор. Перетворювачі рівня підходять під вітчизняне визначення предмета бесіди, виділяються в окремий клас. Питання ставиться книгою М.А. Шустова з даної теми.

Класифікація перетворювачів напруги

Проведемо первинну класифікацію перетворювачів напруги:

Використовуючи звичайні трансформатори або автотрансформатори для перетворення амплітуди напруги, пам'ятаємо про частоту. Багато двигуни, сконструйовані для роботи на 60 Гц, будуть перегріватися мережами 50 Гц, нехай амплітуда напруги відповідає заданій. Що стосується вбудованих опцій блоків живлення, далеко не завжди є можливість переключити настройки. Виріб здатне маркуватися наклейкою (крім заводського шильдіка), є що пояснює умови роботи приладу, згідно призначенню. Що стосується розбіжностей між Європою і Росією (230 - 220 \u003d 10 вольт), вказане невідповідність не сильно впливає на роботу (є негативні моменти). Відзначали в попередніх топіках вплив параметра на термін служби лампочок розжарювання, електронних ламп.

У відповідності з конструкцією в електроніці перетворювачі напруги ділять так:

Безтрансформаторні конденсаторні.
З комутованими конденсаторами.
Мультіплексорні.
Імпульсні перетворювачі.
Імпульсні джерела живлення.
Трансформаторні з імпульсним збудженням.
Автогенераторного.
На п'єзоелектричних трансформаторах.

Конструкція перетворювачів напруги

З ростом частоти збільшуються втрати, викликані вихровими струмами, в сердечниках трансформаторів. Явище намагаються припинити шляхом шіхтованія. Сердечник розділяється на пластини, з площиною паралельної лініях магнітного поля. Використовується особлива електротехнічна сталь з високим питомим опором.

У міру зростання частоти магнітний потік витісняється товщею сердечника назовні. Феромагнітні матеріали застосовують для збільшення індуктивності. На високих частотах стає недоцільним за вказаною вище причини. Магнітна проникність перестає рости, немає сенсу виготовляти подібний сердечник. На ВЧ широко використовуються магнітодіелектрики пресованим порошком. Усуваючи втрати, створені вихровими струмами. Сила магнітного потоку сильно знижується. Періодичність законів зміни струму, напруги диктує наступне правило ...

Енергія, запасені перетворювачем за період, пропорційна квадрату ємності або індуктивності системи.

У пристроях використовують накопичувачі індуктивного або ємнісного типу. Це пояснює застосування феромагнітних матеріалів блоками харчування, пояснює, чому Тесла в дослідах йшов іншим шляхом. Вчений для створення струмів високої частоти використовував коливальні контури. Аналогічним шляхом сьогодні рухається техніка перетворювачів напруги. Для постійного струму конструкція виглядає така:

Вхідна напруга стає одночасно годує.
Серцем перетворювача виступає генератор змінного напруги. Відомий мультивибратор (тригер на двох транзисторах), зображення є повсюдно. Іноді вигідно застосовувати готові мікросхеми промислових серій, інвертори.
Результуюче напруга змінна, часто прямокутної форми. При необхідності посилюється, збільшується або знижується (за допомогою комутованих конденсаторів), випрямляється, виходить потрібна полярність (перетворювач полярності напруги). Зауважимо: ці каскади іноді виконані на мікросхемах. Мультиплексори широко застосовуються для комутації конденсаторів, що запасають потужність.

Перетворювач напруги не будується безпосередньо без трансформатора. Однак якщо відхилятися від строго визначення, вдасться вирішити різноманітні завдання. Будь мультивибратор містить ланцюжок RC, що і застосував Тесла. Для отримання напруги потрібно полярності застосовується належним чином виконане включення діодів і конденсаторів, що фільтрують. Випрямляч робиться мостовим (див.).

Подібні схеми на практиці зустрічаються в електроніці з простої причини: складно отримати високу потужність. Чи не створено напівпровідникових ключів, що обходять обмеження, ємності конденсаторів потрібні були б просто гігантські. Тому виробники постійно борються за економію електроенергії.

Системний блок ПК застосовує імпульсні трансформатори, Генерації стабільної чистоти використовуються кварцові резонатори. Зазначимо відміну. Робота з високочастотним напругою, дозволяє значно зменшити кількість запасеної за період коливання енергії. Габарити трансформаторів можна сильно зменшити, шкідливі феромагнітні сердечники викинути зовсім, знизивши вагу. Є конструктивні особливості та іншого роду. Як пише видатний схемотехник М.А. Шустов:

Індуктивні перетворювачі менших габаритів при інших рівних. Тому застосовуються для підвищених потужностей. Що бачимо на прикладі трансформаторів.
Що стосується ємнісних перетворювачів, вигідно використовувати для малих потужностей. Згадаймо про мультивібраторах з RC ланцюжком.

Чули про «трансформатори» постійної напруги. Припустимо віднести до конструктивними особливостями. У складі генератора використовується ланка зворотнього зв'язку - кристал кварцу. Запасающий конденсатор управляє режимом роботи транзистора, змінна напруга у вигляді акустичної хвилі проходить п'єзоелемент. В силу очевидних обставин робочі частоти лежать в області одиниць МГц, потужність мала. Зрозуміло, що безпосередньо постійна напруга система передавати нездатна, термін трансформатор застосовується алегорично.

Перетворювач - це електротехнічне пристрій, що перетворює електроенергію одних параметрів або в електроенергію з іншими значеннями параметрів або показників якості. Параметрами можуть бути рід струму і напруги, їх частота, число фаз, фаза напруги.

За ступенем керованості перетворювачі електричної енергії поділяються на некеровані і керовані. У керованих перетворювачів вихідні змінні: напруга, струм, частота - можуть регулюватися.

За елементній базі перетворювачі електроенергії поділяються на електромашинні (обертові) і напівпровідникові (статичні). Електромашинні перетворювачі реалізуються на основі застосування електричних машин і в даний час знаходять відносно рідкісне застосування в електроприводах. Напівпровідникові перетворювачі можуть бути діодними, тиристорн і транзисторними.

За характером перетворення електроенергії силові перетворювачі поділяються на випрямлячі, інвертори, перетворювачі частоти, регулятори напруги змінного і постійного струму, перетворювачі числа фаз напруги змінного струму.

В сучасних автоматизованих електроприводах застосовуються головним чином напівпровідникові тиристорні і транзисторні перетворювачі постійного і змінного струму.

Перевагами напівпровідникових перетворювачів є широкі функціональні можливості управління процесом перетворення електроенергії, високі швидкодія і ККД, великі терміни служби, зручність і простота обслуговування при експлуатації, широкі можливості по реалізації захистів, сигналізації, діагностування та тестування як самого електричного приводу, так і технологічного обладнання.

Разом з тим, для напівпровідникових перетворювачів характерні і певні недоліки. До них відносяться: висока чутливість напівпровідникових приладів до перевантажень по струму, напрузі і швидкості їх зміни, низька перешкодозахищеність, спотворення синусоїдальної форми струму і напруги мережі.

Випрямлячем називається перетворювач напруги змінного струму в напругу постійного (випрямленого) струму.

некеровані випрямлячі не забезпечують регулювання напруги на навантаженні і виконуються на напівпровідникових некерованих приладах односторонньої провідності -.

керовані випрямлячі виконуються на керованих діодів - тиристорах і дозволяють регулювати своє вихідна напруга за рахунок відповідного управління.

керований випрямляч

Випрямлячі можуть бути нереверсивними і реверсивними. Реверсивні випрямлячі дозволяють змінювати полярність випрямленої напруги на своїй навантаженні, а нереверсивні - немає. За кількістю фаз живлячої вхідної напруги змінного струму випрямлячі поділяються на однофазні та трифазні, а по схемі силової частини - на мостові і з нульовим виводом.

Називається перетворювач напруги постійного струму в напругу змінного струму. Ці перетворювачі використовуються в складі перетворювачів частоти в разі харчування електроприводу від мережі змінного струму або у вигляді самостійного перетворювача при харчуванні електроприводу від джерела постійної напруги.

У схемах електроприводів найбільше застосування знайшли, що реалізуються на тиристорах або транзисторах.

Автономні інвертори напруги (АІН) мають жорстку зовнішню характеристику, що представляє собою залежність вихідної напруги від струму навантаження, внаслідок чого при зміні струму навантаження їх вихідна напруга практично не змінюється. Тим самим інвертор напруги по відношенню до навантаження поводиться як.

Автономні інвертори струму (RTA) мають «м'яку» зовнішню характеристику і мають властивості джерела струму. Тим самим інвертор струму по відношенню до навантаження поводиться як джерело струму.

Перетворювачем частоти (ПЧ) називається перетворювач напруги змінного струму стандартних частоти і напруги в напругу змінного струму регульованої частоти. Напівпровідникові перетворювачі частоти поділяються на дві групи: перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком і перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму.

Перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком дозволяють змінювати частоту напруги на навантаженні тільки в бік її зменшення в порівнянні з частотою напруги джерела живлення. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму не мають подібного обмеження і знаходять більш широке застосування в електроприводі.

Промисловий перетворювач частоти для керування електроприводом

Регулятором напруги змінного струму називається перетворювач напруги змінного струму стандартних частоти і напруги в регульоване напруга змінного струму тієї ж частоти. Вони можуть бути одно- і трифазними і використовують у своїй силовій частині, як правило, одноопераційних тиристори.

Регулятором напруги постійного струму називається перетворювач нерегульованого напруги джерела постійною струму в регульоване напруга на навантаженні. В таких перетворювачах використовуються силові напівпровідникові керовані ключі, що працюють в імпульсному режимі, а регулювання напруги в них відбувається за рахунок модуляції напруги джерела живлення.

Найбільшого поширення набув, при якому змінюється тривалість імпульсів напруги при незмінній частоті їх проходження.

У загальному випадку перетворювач або конвертор напруги це електротехнічне пристрій, здатний перетворювати один рівень або вид цього параметра в інший. Як правило, кажучи про перетворювачах напруги, мають на увазі конвертори, що працюють в ланцюгах змінного струму (AC / AC).

В інших випадках ці прилади називають перетворювачами постійної напруги (DC / DC) або інверторами (DC / AC або AC / DC). Пристрої для перетворення напруги зустрічаються на практиці повсюдно. Розрізняють і класифікують їх за різними ознаками.

За призначенням конвертори поділяють на:

Перетворювачі постійної напруги, а саме:

регулятори;
лінійні стабілізатори.

Конвертори змінної напруги. До складу цієї категорії входять:

трансформатори різних типів;
регулятори;
перетворювачі форми і частоти сигналу.

Інвертори для перетворення постійної напруги в змінну і навпаки. До групи інверторів входять також:

випрямлячі;
імпульсні стабілізатори.

Крім того фахівці виділяють в окрему категорію блоки живлення, кожен з яких містить в собі будь-якої перетворювач напруги. Ними є:

вбудовані різних видів обладнання;
малогабаритні адаптери (зарядні пристрої), призначені для електроживлення (зарядки) мобільних телефонів, електронних гаджетів і девайсів.

ІМПУЛЬСНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ

Імпульсні перетворювачі застосовуються в тих випадках, коли потрібно перетворити один рівень напруги в інший. Найчастіше вони збираються на базі індуктивних або ємнісних накопичувачів енергії. Від інших джерел електроживлення їх відрізняє високий рівень ККД, що досягає в деяких випадках 95%.

Принципові електричні схеми імпульсних перетворювачів виконуються з використанням 4 х елементів:

коммутирующий елемент;
накопичувач енергії (котушка індуктивності, дросель, конденсатори);
блокуючий діод;
конденсатор, з'єднаний паралельно з опором навантаження.

Комбінації перелічених компонентів можуть утворювати будь-який тип імпульсного конвертора.

Величина напруги на виході визначається шириною імпульсів, керуючих коммутирующим елементом. При цьому створюється запас енергії в котушці індуктивності. Стабілізація реалізується за рахунок зворотного зв'язку, тобто ширина імпульсів змінюється в залежності від значення вихідної напруги.

Для створення струмів високої частоти використовують перетворювачі, зібрані з використанням коливальних контурів. При цьому напруга постійного струму, що надходить на генератор змінного напруги (мультивибратор, тригер) є одночасно і годує. Вихідні імпульси мають, як правило, прямокутну форму.

Отримане змінну напругу можна посилити, знизити і т. Д. Крім того його легко випрямити і отримати потрібну полярність. Для цього використовують відповідне включення діодів, а випрямляч збирають, наприклад, по мостовій схемі.

Напруга на виході імпульсних перетворювачів необхідно стабілізувати. Для цього використовують різного роду стабілізатори (імпульсні або лінійні). Правда, через низький ККД останні використовуються рідко.

Що стосується імпульсних стабілізаторів, то вони в своїй роботі використовують широтно або частотно імпульсну модуляцію. У першому випадку змінюється тривалість у другому - частота імпульсів. Зустрічаються пристрої з комбінованим способом стабілізації.

АВТОМОБІЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ

Зі збільшенням кількості автомобілів зросла потреба використання в процесі їх експлуатації різних побутових приладів, в тому числі які працюють від змінної напруги 220В.

Для цього і були розроблені автомобільні інвертори, за допомогою яких постійна напруга від автомобільного акумулятора +12 В (легкові автомобілі) або +24 В (вантажний автотранспорт) перетворюється в змінну 220 В. До них можна підключити електробритву або електродриль, зарядити ноутбук і ін.

Автомобільний інвертор є генератором напруги, форма якого наближена до синусоїді. При цьому струм на виході приладу не залежить від величини струму на вході і його можна регулювати практично від нуля до максимуму. Точно також теоретично можна регулювати частоту і напругу.

спрощено електричну схему автомобільного конвертора можна представити у вигляді трансформатора, на первинні обмотки якого напруга подається через тиристорні ключі. По черзі включаючи обмотки тиристори створюють на виході трансформатора змінний струм.

При цьому формується модифікована (ступінчаста) синусоїда, але це ніяк не впливає на працездатність більшості побутових приладів.

Перетворювачі для використання в автомобілях мають досить високим ККД, який досягає 90%, що свідчить про досить високу якість одержуваної синусоїди.

Споживач в процесі експлуатації приладу має можливість вибрати один з трьох режимів його роботи:

Робочий режим, що забезпечує тривалу роботу інвертора з номінальною потужністю.
Режим перевантаження, який дозволяє отримати від приладу значно більшу потужність, ніж при роботі в звичайному режимі. Однак в такому режимі інвертор не повинен працювати більше 30 хв.
Пусковий режим використовується при необхідності отримання миттєвої потужності при високому навантаженні (запуск електродвигуна і ін.).

Вибираючи конвертор для авто основну увагу необхідно звернути на його потужність. Її величина повинна бути свідомо більше потужності пристроїв, що підключаються. Крім того важливе значення має і тип підключаються електроприладів. Якщо до автомобільного инвертору передбачається підключати прилади, які споживають при запуску значні струми, то купувати потрібно прилад, що володіє відповідною потужністю (від 300 до 2000 Вт).

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ ДЛЯ ДОМУ

В даний час широке застосування перетворювачі напруги знайшли в побуті. Їх стали використовувати в домашніх умовах в якості резервних або аварійних джерел живлення, завдання яких забезпечити роботу побутової техніки в разі несанкціонованого відключення мережі централізованого електроживлення.

Як правило, перетворювач напруги для будинку являє собою комбінацію інвертора з однією або декількома акумуляторними батареями. У котеджах і заміських будинках (дачах) їх доповнюють також пристроями, здатними заряджати акумулятори.

В окремих випадках для цього можуть використовуватися сонячні батареї або вітрогенератори.

До інверторів, призначеним для використання в домашніх умовах, найчастіше підключають малопотужну побутову техніку:

телевізори;
комп'ютери тощо.

При цьому необхідно пам'ятати про електроприладах, наприклад, холодильниках, електронасос та ін., Яким для роботи необхідна подача електроживлення з «чистою синусоїдою», що вимагає придбання значно більш дорогих пристроїв.

У місцях, де відсутня централізована електромережу можна, розрахувавши необхідну електричну потужність, організувати систему електроживлення цілого будинку. Однак це зажадає придбання досить дорогого обладнання.

Наприклад, вартість інвертора потужністю 10 ... 60 кВт становить не менше $ 20000. Використання подібного роду пристроїв доцільно в разі організації систем електроживлення на основі альтернативних джерел енергії.

Якщо порівнювати класичний блок безперебійного живлення (UPS), що працює в режимі online, з перетворенням напруги, то поєднання компонентів «акумуляторна батарея + інвертор» виглядає краще за низкою причин, серед яких:

щадний режим роботи акумуляторів;
великий вибір акумуляторних батарей;
можливість паралельного підключення декількох перетворювачів та ін.

На вітчизняному ринку електрообладнання імпульсні перетворювачі представлені в досить широкому асортименті. Особливою популярністю користується, наприклад, продукція тайванської компанії Mean Well і голландської фірми Victron Energy.

Продукція цих виробників відрізняється високою якістю і має великою кількістю різних функцій. Так перетворювачі типу DC / AC забезпечують захист рот глибокого розряду акумуляторних батарей, Контролюючи величину мінімального вхідного напруги. Контролюють вони і параметри вихідного сигналу.

Всі моделі цих компаній мають великий запас потужності, що дозволяє їм витримувати великі перевантаження, що виникають при запуску електроприладів. Ряд пристроїв забезпечує отримання на виході синусоїди високої якості, Що дозволяє підключати до них саме вимогливе електрообладнання.

Всі представлені на цьому сайті матеріали мають виключно інформаційний характер і не можуть бути використані в якості керівних і нормативних документів