Ako vyrobiť striedavý prúd z jednosmerného prúdu? Ktorý prúd je nebezpečnejší - jednosmerný alebo striedavý? Konvertorové zariadenia v napájacích systémoch

Elektrická energia sa vyrába v elektrárňach a distribuuje sa najmä vo forme striedavý prúd priemyselná frekvencia. Avšak veľké množstvo v priemysle vyžaduje pre svoju silu iné druhy elektriny.

Najčastejšie sa vyžaduje:

• (elektrochemické a elektrolýzne kúpele, elektrický pohon priamy prúd, elektrické dopravné a zdvíhacie zariadenia, elektrické zváracie jednotky);

• nepriemyselná frekvencia (, nastaviteľný striedavý pohon).

V tejto súvislosti vzniká potreba premeniť striedavý prúd na jednosmerný (usmernený) prúd alebo striedavý prúd jednej frekvencie premeniť na striedavý prúd inej frekvencie. V prenosových systémoch elektrická energia, v tyristorovom jednosmernom pohone vzniká potreba premeny jednosmerného prúdu na striedavý (inverzia prúdu) v mieste odberu.

Tieto príklady nepokrývajú všetky prípady, keď sa vyžaduje premena elektrickej energie jedného typu na iný. Viac ako tretina všetkej vyrobenej elektriny sa premení na inú formu energie, tzv technický pokrok do značnej miery spojené s úspešný vývoj konvertory (zariadenia na konvertovanie).

Klasifikácia zariadení konvertorovej techniky

Podiel zariadení konvertorovej techniky na energetickej bilancii krajiny zaujíma významné miesto. Výhody polovodičové meniče, v porovnaní s inými typmi meničov, sú nepopierateľné. Hlavné výhody sú nasledovné:

Polovodičové meniče majú vysoký regulačný a energetický výkon;

Majú malé rozmery a hmotnosť;

Jednoduché a spoľahlivé v prevádzke;

Zabezpečujú bezkontaktné spínanie prúdov v silových obvodoch.

Vďaka týmto výhodám polovodičové meniče sú široko používané: neželezná metalurgia, chemický priemysel, železničná a mestská doprava, železná metalurgia, strojárstvo, energetika a iné odvetvia.

Uveďme definície hlavných typov konvertorových zariadení.

Usmerňovač je zariadenie na premenu striedavého napätia na jednosmerné napätie (U~→U=).

Invertor je zariadenie na konverziu konštantné napätie v striedavé napätie(U=→ U~).

Frekvenčný menič slúži na premenu striedavého napätia jednej frekvencie na striedavé napätie inej frekvencie (Uf1→Uf2).

menič striedavého napätia (regulátor) je určený na zmenu (reguláciu) privádzaného napätia do záťaže, t.j. premieňa striedavé napätie jednej veľkosti na striedavé napätie inej veľkosti (U1~→ U2~).

Tu sú tie najpoužívanejšie typy zariadení konvertorovej techniky. Existuje množstvo meničových zariadení určených na premenu (reguláciu) veľkosti jednosmerného prúdu, počtu fáz meniča, tvaru krivky napätia atď.

stručný popis elementová základňa konvertorové zariadenia

Všetky konvertorové zariadenia, určené na rôzne účely, majú všeobecný princíp prevádzky, ktorá je založená na periodickom zapínaní a vypínaní elektrických ventilov. V súčasnosti sa ako elektrické ventily používajú polovodičové zariadenia. Diódy, triaky a pracuje v kľúčovom režime.

1. - sú to dvojelektródové prvky elektrického obvodu s jednostrannou vodivosťou. Vodivosť diódy závisí od polarity použitého napätia. Bežne sa diódy delia na diódy s nízkym výkonom (prípustný priemerný prúd Ia ad≤ 1A), diódy stredného výkonu (Ia add \u003d 1 - 10A) a diódy veľká sila(Doplním≥ 10A). Podľa účelu sa diódy delia na nízkofrekvenčné (fdop≤ 500 Hz) a vysokofrekvenčné (fadd > 500 Hz).

Hlavné parametre usmerňovacie diódy sú najvyšší priemerný usmernený prúd, Ia pridať, A, a najvyššie spätné napätie, Ubmax, V, ktoré je možné aplikovať na diódu dlhodobo bez nebezpečenstva narušenia jej činnosti.

V meničoch stredného a vysokého výkonu uplatniť výkonné (lavínové) diódy. Tieto diódy majú niektoré špecifické vlastnosti, pretože pracujú pri vysokých prúdoch a vysokých spätných napätiach, čo vedie k uvoľneniu významného výkonu v p-n prechode. Takže tu by mal poskytnúť efektívnymi spôsobmi chladenie.

Ďalšou vlastnosťou vysokovýkonných diód je potreba ich ochrany pred krátkodobými prepätiami, ktoré vznikajú pri náhlych poklesoch záťaže, spínaní a.

Ochrana výkonovej diódy proti prepätiu spočíva v preložení prípadného el členenie p-n– prechod z povrchových plôch na objemové. V tomto prípade je porucha lavínového charakteru a diódy sa nazývajú lavínové. Takéto diódy sú schopné prenášať dostatočne veľké spätný prúd bez prehrievania miestnych priestorov.

Pri vývoji obvodov pre konvertorové zariadenia môže byť potrebné získať usmernený prúd, ktorý presahuje maximálnu prípustnú hodnotu jednej diódy. V tomto prípade platí paralelné pripojenie diódy rovnakého typu s prijatím opatrení na vyrovnanie jednosmerných prúdov zariadení zahrnutých v skupine. Na zvýšenie celkového povoleného spätného napätia použite sériové pripojenie diódy. Zároveň sú zabezpečené aj opatrenia na vylúčenie nerovnomerného rozloženia spätného napätia.

Hlavná charakteristika polovodičové diódy je charakteristika prúdového napätia (VAC). polovodičovú štruktúru a symbol dióda je znázornená na obr. 1, a, b. Reverzná vetva voltampérová charakteristika dióda - na obr. 1, c (krivka 1 - CVC lavínovej diódy, krivka 2 - CVC konvenčnej diódy).

Ryža. 1 - Symbol a reverzná vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky diódy.

je štvorvrstvová polovodičové zariadenie, ktorý má dva stabilné stavy: stav nízkej vodivosti (tyristor zatvorený) a stav vysokej vodivosti (tyristor otvorený). Prechod z jedného stabilného stavu do druhého je spôsobený činnosťou vonkajšie faktory. Najčastejšie je na odblokovanie tyristora ovplyvnené napätím (prúd) alebo svetlom (fototyristory).

Rozlišovať diódové tyristory (dinistory) a triódové tyristory s riadiacou elektródou. Posledné sú rozdelené na jednooperačné a dvojoperačné.

V jednočinných tyristoroch sa cez obvod riadiacej elektródy vykonáva iba operácia odblokovania tyristora. Tyristor prechádza do otvoreného stavu s kladným pólom anódové napätie a prítomnosť riadiaceho impulzu na riadiacej elektróde. Preto hlavné charakteristický znak tyristora je možnosť ľubovoľného oneskorenia v okamihu jeho odblokovania v prítomnosti jednosmerného napätia na ňom. Blokovanie jednooperačného tyristora (ako aj dinistora) sa vykonáva zmenou polarity anódovo-katódového napätia.

Dvojfunkčné tyristory umožňujú riadiaci obvod a odblokovanie a uzamknutie tyristora. Uzamknutie sa vykonáva pomocou ovládacieho impulzu obrátenú polaritu k riadiacej elektróde.

Treba poznamenať, že priemysel vyrába jednooperačné tyristory pre prípustné prúdy tisíc ampérov a prípustné napätie niekoľko kilovoltov. Existujúce dvojoperačné tyristory majú výrazne nižšie prípustné prúdy ako jednooperačné tyristory (jednotky a desiatky ampérov) a nižšie prípustné napätia. Takéto tyristory sa používajú v reléových zariadeniach a v konvertorových zariadeniach s nízkym výkonom.

Na obr. 2 je znázornený symbol tyristora, schéma polovodičovej štruktúry a prúdovo-napäťová charakteristika tyristora. Písmená A, K, RE označujú závery anódy, katódy a riadiaceho prvku tyristora.

Hlavné parametre, ktoré určujú výber tyristora a jeho činnosť v obvode meniča, sú: prípustný dopredný prúd, Ia add, A; prípustné priepustné napätie v zatvorenom stave, Uа max, V, prípustné spätné napätie, Ubmax, V.

Maximálne dopredné napätie na tyristore, berúc do úvahy možnosti činnosti obvodu meniča, by nemalo prekročiť odporúčané prevádzkové napätie.

Ryža. 2-

Dôležitým parametrom je prídržný prúd tyristora, Iud, A, je minimálny dopredný prúd, pričom viac nízke hodnoty ktorý tyristor vypne; parameter potrebný na výpočet minimálneho povoleného zaťaženia meniča.

Iné typy konvertorových zariadení

Triaky (symetrické tyristory) viesť prúd v oboch smeroch. Polovodičová štruktúra triaku obsahuje päť vrstiev polovodičov a v porovnaní s tyristorom má zložitejšiu konfiguráciu. Kombináciou p- a n-vrstiev sa vytvorí polovodičová štruktúra, v ktorej sú pri rôznych polaritách napätia splnené podmienky zodpovedajúce priamej vetve tyristorovej prúdovo-napäťovej charakteristiky.

Práca v kľúčovom režime. Na rozdiel od dvojčinného tyristora je v základnom obvode tranzistora potrebné udržiavať riadiaci signál počas celého stupňa vodivého stavu kľúča. Používaním bipolárny tranzistor je možné implementovať plne spravovaný kľúč.

Ph.D. Kolyada L.I.

Elektrický transformátor

Elektrický transformátor

zariadenie, ktoré premieňa jedno napätie na striedavý prúd iného napätia s konštantnou frekvenciou. V najjednoduchšom prípade pozostáva z magnetického obvodu (jadro z oceľového plechu) a dvoch na ňom umiestnených vinutí: primárneho a sekundárneho. Konvertovaný prúd sa privádza do primárneho vinutia; striedavý magnetický tok, ktorý v tomto prípade vzniká, vyvoláva sekundárne vinutie elektromotorická sila vzájomná indukcia. Niekedy je sekundárne vinutie súčasťou primárneho (alebo naopak); takéto transformátory sa nazývajú autotransformátory. Pomer napätí vo vinutí sa rovná pomeru počtu závitov v nich. Hlavným typom elektrického transformátora sú výkonové transformátory, medzi ktorými sú najbežnejšie dvojvinuté výkonové transformátory inštalované na elektrických vedeniach (TL). Takéto transformátory zvyšujú napätie generované generátormi elektrární z 10–15 na niekoľko stoviek kilowattov, čo umožňuje prenos elektriny cez nadzemné elektrické vedenie na niekoľko tisíc kilometrov. V miestach, kde sa spotrebúva elektrická energia výkonové transformátory vysoké napätie sa mení na nízke napätie (380 V, 220 V atď.). Okrem výkonových transformátorov existujú elektrické transformátory určené napríklad na meranie vysokých napätí a prúdov, prevod sínusového napätia na pulzné (špičkový transformátor), prevod prúdových a napäťových pulzov (impulzný transformátor), oddelenie striedavej zložky. , oddelenie elektrické obvody na galvanicky nesúvisiacich častiach, ich koordinácia a pod.

1 a 2 - primárne a sekundárne vinutie, v tomto poradí, s počtom závitov W1 a W2; 3 - jadro; Ф0 – hlavný magnetický tok; Ф1 a Ф2 – rozptylové toky; I1 a I2 - prúdy v primárnom a sekundárnom vinutí; U1 - napätie na primárnom vinutí; U2 - napätie na sekundárnom vinutí (W1/W2 = U1/U2); Rn - odolnosť proti zaťaženiu

Encyklopédia "Technológia". - M.: Rosman. 2006 .

Pozrite sa, čo je „elektrický transformátor“ v iných slovníkoch:

TRANSFORMÁTOR ELEKTRICKÝ- statické (bez pohyblivých častí) elektromagnetické zariadenie, ktoré slúži na premenu striedavého prúdu jedného napätia na striedavý prúd iného napätia rovnakej frekvencie. Princíp jeho fungovania je založený na fenoméne vzájomnej indukcie (pozri (1)). ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

Elektromagnetické zariadenie, ktoré nemá žiadne pohyblivé časti a slúži na vysielanie magnetické pole elektrická energia z jedného obvodu striedavého prúdu do druhého bez zmeny frekvencie. Transformátor môže zvýšiť svoje napätie ... ... Collierova encyklopédia

Statické (bez pohyblivých častí) zariadenie na premenu veľkosti striedavého napätia. V centre diania T.. spočíva fenomén elektromagnetickej indukcie. T. e. pozostáva z jedného primárneho ... ...

Statické zariadenie (bez pohyblivých častí), ktoré premieňa psrem. prúd jedného napätia v AC. prúdu iného napätia (pri konštantnej frekvencii). V centre diania T.. spočíva fenomén elektromagnetickej indukcie. Pozostáva z magnetickej... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

- ... Wikipedia

Elektrický transformátor používaný na premenu striedavej energie na elektrické siete energetických systémov, v rádiotechnických zariadeniach, automatizačných systémoch atď. a pracujúcich pri konštantnej efektívnej hodnote ... ... Veľká sovietska encyklopédia

Tento výraz má iné významy, pozri Transformer (významy). Výkonový transformátor OSM 0,16 Jednofázový suchý viacúčelový výkon 0,16 kW ... Wikipedia

napäťový transformátor- meranie elektrický transformátor na konverziu vysokého napätia na nízke napätie na účely merania a riadenia. Napäťové transformátory sa delia na transformátory striedavého napätia (zvyčajne sa nazývajú ... ... Encyklopedický slovník hutníctva

Výkonový transformátor je elektrický, ktorý umožňuje zmenu transformačného koeficientu (a následne amplitúdy sekundárneho napätia) bez prerušenia záťažového obvodu. Používa sa hlavne vtedy, keď je potrebné prerozdeliť moc ... ... Veľká sovietska encyklopédia

Merací transformátor je elektrický, určený na konverziu vysokého napätia na nízke napätie v meracích a riadiacich obvodoch. Aplikácia T. n. umožňuje izolovať obvody voltmetrov, meračov frekvencie, elektromerov, ... ... Veľká sovietska encyklopédia

ÚVOD

Elektrická energia sa vyrába a distribuuje prostredníctvom elektrických priemyselných a domácich sietí prevažne na striedavý prúd. Súčasne sa spotreba elektrickej energie vo veľkom počte aplikácií vyskytuje pri jednosmernom prúde (elektronické zariadenia, elektrické vozidlá, galvanické pokovovanie, elektrické zváranie atď.). V tomto ohľade sú široko používané v elektronike a elektrotechnike. usmerňovače - zariadenia určené na premenu striedavého napätia na jednosmerné.

Oveľa menej často sa však používajú aj ako primárny zdroj energie a zdroje jednosmerného prúdu (chemické a solárne články, generátory jednosmerného prúdu atď.). Zároveň spotrebitelia môžu vyžadovať striedavý prúd (elektrické pohony založené na striedavých motoroch). Zariadenia, ktoré premieňajú jednosmerný prúd na striedavý prúd, sú tzv striedače .

Okrem toho sa napätie primárneho zdroja energie zvyčajne mení v určitých medziach a ak zaťaženie vyžaduje konštantnú úroveň napätia, potom je potrebné stabilizácia. Na druhej strane pre realizáciu rôznych technologických procesov môže byť potrebné zmeniť napätie podľa určitého zákona. V takýchto prípadoch sa to vyžaduje regulácia napätia.

Vedomosti súvisiace so štúdiom premeny parametrov elektrickej energie sa nazývajú konvertorová technológia . Zariadenia meničovej techniky sú realizované na báze výkonových polovodičových súčiastok - diódy, tyristory, tranzistory. V disciplíne "Základy technológie prevodníkov" sa študujú zariadenia, ktorých konštrukcia je založená na použití neriadených zariadení (diód) a nie plne riadených (tyristory). Zariadenia na plne riadených zariadeniach (tranzistoroch) sa študujú v odbore "Výkonová elektronika".

Elektrická energia sa vyrába v elektrárňach a prenáša sa cez trojfázové prenosové vedenie so štandardnou frekvenciou a štandardným menovitým napätím. Pre väčšinu krajín vrátane Ruska je priemyselná frekvencia f = 50 Hz, hodnota napätia U= 220 alebo 380 V. V niektorých krajinách (USA, Japonsko, Česká republika, Slovensko atď.) je štandardná frekvencia vyrobenej el. f = 60 Hz. Pre veľký počet spotrebiteľov v národnom hospodárstve je však na napájanie potrebný iný typ elektriny:

▪ jednosmerná elektrická energia (pre elektrickú dopravu, elektrochemické zariadenia, jednosmerný elektrický pohon, zváracie agregáty, napájanie rádioelektronických zariadení, prenos jednosmerného prúdu a v mnohých ďalších prípadoch);

▪ elektrická energia striedavého prúdu štandardnej frekvencie, ale s inou hodnotou napätia;

▪ elektrická energia striedavého prúdu, ale nie štandardnej frekvencie (konštantná alebo nastaviteľná) s primárnym zdrojom striedavého napätia (pre pohon striedavým prúdom, indukčný ohrev atď.);

▪ elektrická energia striedavého prúdu, jednosmerného prúdu alebo impulzov špeciálnej formy pri použití ako primárny zdroj jednosmerného napätia (na napájanie mobilných objektov, zariadení nepretržitého napájania, rekuperáciu energie do siete striedavého napätia a pod.).

Uvedené príklady úplne nepokrývajú situácie, keď je potrebné premeniť elektrickú energiu jedného druhu na iný. Približne 50 % všetkej elektriny vyrobenej v elektrárňach sa premieňa na inú formu elektriny. Ako vidíte, technický pokrok modernej spoločnosti je do značnej miery spôsobený úspechom elektroniky a najmä úspechom technológie konverzie.

Princíp činnosti akéhokoľvek statického meniča je založený na periodickom zapínaní a vypínaní elektronické kľúče(brány) v určitom poradí (podľa daného algoritmu). Zvlášť dôležitý je princíp uzatvárania elektronického ventilu, ktorý je určený typom napájacieho napätia. V niektorých prípadoch zapnutie následného ventilu meniča vedie k automatickému vypnutiu predchádzajúceho ventilu pôsobením napájacieho napätia. Proces toku prúdu z jedného ventilu do druhého sa nazýva proces prepínania . Ak je zdrojom spínacieho napätia sieť striedavého napätia napájajúca menič, potom volám spínanie siete (prirodzené ), a takéto prevodníky sa nazývajú prevodníky, vedené sieťou (závislé prevodníky ). Ak sa ako zdroj spínaného napätia použije pomocný zdroj, potom sa takéto spínanie nazýva nútený (umelé ). V druhom prípade je možné použiť plne riadené ventily.

HLAVNÉ ZARIADENIA TECHNOLÓGIE PREVODNÍKOV

Hlavné typy zariadení konvertorovej technológie

Všetky prevodníky sú rozdelené do 2 veľkých skupín:

▪ meniče elektrických strojov – prevodníky založené elektrické stroje ;

▪ s statické meniče - zariadenia určené na prevod druhu prúdu, napätia a frekvencie vo výkonových, pomocných a nízkonapäťových riadiacich a ochranných obvodoch, ktoré neobsahujú pohyblivé časti, pozostávajú z transformátora (na striedavý prúd), riadených a neregulovaných ventilov, riadiaceho, chladiaceho, ochranného a signalizačného zariadenia.

Hlavné typy meničov sú symbolicky znázornené na obr. jeden.

Uveďme definície niektorých typov zariadení konverznej techniky.

Usmerňovače (AC - DC - prevodníky ) - striedavé (bipolárne) meniče napätia U~ na jednosmerné (unipolárne) napätie U= (obr. 1, a).

striedače (DC - AC - prevodníky ) - jednosmerné meniče napätia U= do striedavého (bipolárneho) napätia U~ (obr. 1, b).

Frekvenčné meniče (FC) sú meniče striedavého napätia jednej frekvencie Uf 1 na striedavé napätie inej frekvencie (konštantná alebo nastaviteľná) Uf 2 (obr. 1, v).

Konvertory fázových čísel je menič vstupného napätia so striedavou fázou Um 1 s počtom fáz t 1V striedavé napätie Um 2 s rôznym počtom fáz t 2 (obr. 1, G).

regulátorov (transformátory ) konštantné napätie (DC - DC - prevodníky ) - sú to statické meniče, ktoré premieňajú konštantné napätie jednej hodnoty U\u003d 1 na jednosmerné napätie inej hodnoty U=2 (obr. 1, d).

regulátory striedavého napätia - sú to statické meniče, ktoré menia striedavé napätie jednej hodnoty U~1 až striedavé napätie inej hodnoty U~2 (obr. 1, e).

Existujú aj iné typy premeny elektrickej energie: vytváranie silných napäťových impulzov na napájanie laserov, signalizačných zariadení majákov, získavanie silných impulzov elektromagnetických polí atď.

Pomocou menovaných typov meničov je možné riešiť rôzne úlohy a vytvoriť inštalácie konvertorov na napájanie konkrétnych spotrebiteľov.

Základňa prvkov používaná v meničoch

Princíp činnosti akéhokoľvek meniča je založený na pravidelnom zapínaní a vypínaní elektrických ventilov. Ako ventil možno použiť akýkoľvek komerčne dostupný ventil. kľúčové ovládacie zariadenie. V kľúčovom režime bude zariadeniu pridelený minimálny výkon, ktorý v podstate určuje účinnosť zariadenia. V prípade ideálneho kľúča je v štádiu jeho vodivého stavu úbytok napätia na kľúči nulový. V zablokovanom stave absencia prúdu tiež definuje nulovú stratu výkonu. V súčasnosti sa ako elektrické ventily používajú polovodičové zariadenia, z ktorých hlavné sú uvedené nižšie a znázornené na obr. 2 (pre každé zariadenie je uvedený jeho symbolický obrázok a typická prúdovo-napäťová charakteristika).

Diódy(obr. 2, a). Vodivosť diódy závisí od polarity napätia, ktoré je na ňu aplikované. Bežne sa diódy delia na diódy slaby prud(prípustný priemerný prúd ja a.dop< 1 А), stredný výkon (ja a.dop = 1…10 A) a veľká sila (ja a.dop > 10 A).

Podľa účelu sa diódy delia na nízka frekvencia(f pridať ≤ 500 Hz) a vysoká frekvencia (f pridať > 500 Hz). vysoká frekvencia Schottkyho diódy majú čas zotavenia zlomkov mikrosekúnd.

Jednooperačné tyristory(obr. 2, b). Zariadenie prechádza do vodivého stavu pri kladnom anódovom napätí a prítomnosť riadiaceho impulzu na riadiacej elektróde. Jednorazový tyristor v riadiacom obvode nie je možné vypnúť. Ak ho chcete vypnúť, musíte zmeniť polaritu anódového napätia. Priemysel vyrába tyristory pre prípustné prúdy tisíc ampérov a prípustné napätie niekoľko kilovoltov s dobou obnovy riadiacich vlastností od stoviek mikrosekúnd až po zlomky mikrosekúnd.

Dvojfunkčné (uzamykateľné) tyristory[GTO (brána otočiť- Vypnuté) tyristor](na obr. 2, v). Tieto zariadenia majú rovnakú prúdovo-napäťovú charakteristiku ako jednooperačné tyristory, ale môžu byť uzavreté (uzamknuté) riadiacim obvodom.

Blokovanie sa vykonáva privedením riadiaceho impulzu s obrátenou polaritou na riadiacu elektródu. Existujúce dvojoperačné tyristory sú však priemyselne vyrábané pre podstatne nižšie prípustné prúdy ako jednooperačné tyristory (jednotky a desiatky ampérov) a nižšie prípustné napätia. Navyše majú nižší zisk, t.j. na vypnutie dvojčinného tyristora je potrebné prejsť riadiacim obvodom prúdový impulz zodpovedajúci hodnote vypínaného prúdu.

Podobné charakteristiky prúdového napätia majú fototyristory a optočlenové tyristory, v ktorom sa riadiaci signál prenáša svetelným lúčom.

triaky(obr. 2, G). Tieto zariadenia môžu viesť prúd v oboch smeroch, t.j. triak nie je nič iné ako dva spojené tyristory antiparalelné.

Označenie na diagramoch

Fotografia moderných triakov

Simistop (symetrický triódový tyristor) alebo triak(z angličtiny. TRIAK – trióda pre striedavý prúd) - polovodičové zariadenie, ktoré je typom tyristora a používa sa na spínanie v striedavých obvodoch. Často sa v elektronike považuje za riadený spínač (kľúč). Na rozdiel od tyristora, ktorý má katódu a anódu, je nesprávne nazývať hlavné (výkonové) závery triaku katódou alebo anódou, pretože vzhľadom na štruktúru triaku sú obe súčasne. Podľa spôsobu zapínania vzhľadom na riadiacu elektródu sa však hlavné závery triaku líšia a existuje analógia s katódou a anódou tyristora. Na vyššie uvedenom obrázku sa horný výstup triaku podľa schémy nazýva výstup 1 alebo podmienená katóda, spodný výstup je výstup 2 alebo podmienená anóda, výstup vpravo je riadiaca elektróda.

Na riadenie záťaže sú hlavné elektródy triaku zapojené do série so záťažou. V zatvorenom stave chýba triakové vedenie, záťaž je vypnutá. Keď sa na riadiacu elektródu privedie odblokovací signál, medzi hlavnými elektródami triaku dôjde k vedeniu, záťaž sa zapne. Je charakteristické, že triak v otvorenom stave vedie prúd v oboch smeroch. Ďalšou vlastnosťou triaku, podobne ako ostatných tyristorov, je, že na udržanie jeho otvorenia nie je potrebné neustále privádzať signál na riadiacu elektródu (na rozdiel od tranzistora). Triak zostáva otvorený tak dlho, kým prúd pretekajúci hlavnými svorkami prekročí určitú hodnotu, tzv prídržný prúd . Z toho vyplýva, že k vypnutiu záťaže v striedavom obvode dochádza v blízkosti okamihov, keď prúd cez hlavné elektródy triaku mení smer (zvyčajne sa to časovo zhoduje so zmenou polarity napätia v sieti). ).

Triak bol vynájdený v Saransku v závode Elektrovypryamitel v rokoch 1962-1963 vedúcim dizajnérskej kancelárie Vasilenko Valentinou Stefanovnou. Patentovaný v ZSSR s prioritou 22. júna 1963, teda o šesť mesiacov skôr ako v USA.

Štruktúra

Triak má päťvrstvovú polovodičovú štruktúru. Zjednodušene možno triak znázorniť ako ekvivalentný obvod(pozri obr.) dvoch triódových tyristorov (trinistorov) zapojených antiparalelne. Treba si však uvedomiť, že ovládanie triaku sa líši od ovládania dvoch antiparalelných trinistorov.

Triakový ekvivalentný obvod

Kontrola

Na odblokovanie triaku je jeho riadiaca elektróda napájaná vzhľadom na podmienenú katódu. Polarita riadiaceho napätia musí byť spravidla buď záporná alebo sa musí zhodovať s polaritou napätia na podmienenej anóde. Preto sa často používa taká metóda riadenia triaku, pri ktorej sa signál privádza do riadiacej elektródy z podmienenej anódy cez odpor obmedzujúci prúd a spínač. Často je vhodné ovládať triak nastavením určitej intenzity prúdu riadiacej elektródy, dostatočnej na jej odblokovanie. Niektoré typy triakov (takzvané štvorkvadrantové triaky) môžu byť spustené signálom ľubovoľnej polarity, hoci to môže vyžadovať väčší riadiaci prúd (konkrétne väčší riadiaci prúd je potrebný vo štvrtom kvadrante, to znamená, keď napätie na podmienenej anóde má zápornú polaritu a na riadiacej elektróde - kladnú).

Obmedzenia

Pri použití triaku sú stanovené obmedzenia, najmä pri indukčnej záťaži. Obmedzenia sa týkajú rýchlosti zmeny napätia (dU/dt) medzi hlavnými elektródami triaku a rýchlosti zmeny pracovného prúdu di/dt. Prekročenie rýchlosti zmeny napätia na triaku (v dôsledku prítomnosti jeho vnútornej kapacity), ako aj veľkosti tohto napätia, môže viesť k nežiaducemu otvoreniu triaku. Prekročenie rýchlosti nárastu prúdu medzi hlavnými elektródami, ako aj veľkosť tohto prúdu môže poškodiť triak. Existujú aj ďalšie parametre, ktoré podliehajú obmedzeniam v súlade s maximálne prípustnými prevádzkovými podmienkami. Tieto parametre zahŕňajú prúd a napätie riadiacej elektródy, teplotu puzdra, výkon rozptýlený zariadením atď.

Nebezpečenstvo prekročenia rýchlosti nárastu prúdu je nasledovné. Vďaka hlbokému pozitívu spätná väzba prechod triaku do otvoreného stavu nastáva ako lavína, ale napriek tomu môže proces odblokovania trvať až niekoľko mikrosekúnd, počas ktorých sú na triak súčasne aplikované veľké hodnoty prúdu a napätia. Preto, aj keď je pokles napätia na úplne otvorenom triaku malý, okamžitý výkon počas otvárania triaku môže dosiahnuť veľkú hodnotu. To je sprevádzané uvoľňovaním tepelnej energie, ktorá sa nestihne rozptýliť a môže viesť k prehriatiu a poškodeniu kryštálu.

Jedným zo spôsobov, ako chrániť triak pred napäťovými rázmi pri práci s indukčnou záťažou, je zapnutie varistora paralelne s hlavnými závermi triaku. Na ochranu triaku pred prekročením rýchlosti zmeny napätia sa používa takzvaný snubber chain (RC obvod), ktorý je zapojený rovnakým spôsobom.

Odolnosť triaku proti zničeniu pri prekročení povolenej rýchlosti prúdenia (dI / dt) závisí od vnútorného odporu a indukčnosti zdroja a záťaže. Pri prevádzke s kapacitnou záťažou musí byť do obvodu zavedená malá indukčnosť.

bipolárne tranzistory, pracujúce v režime kľúča sú znázornené na obr. 1.2 d. Na rozdiel od dvojčinných tyristorov je v základnom obvode tranzistora potrebné udržiavať riadiaci signál počas celého stupňa vodivého stavu kľúča. S bipolárnym tranzistorom je možné realizovať plne riadený spínač.

FET(Obr. 1.2, e). Výhodou tranzistora s riadeným poľom oproti bipolárnemu tranzistoru je, že tranzistor s riadeným poľom má veľmi veľký vstupný odpor, t.j. riadiaci obvod takéhoto zariadenia prakticky nespotrebováva elektrickú energiu v stacionárnom režime, čo zvyšuje účinnosť meniča.

IGBT-tranzistor(izolovaný brána bipolárny Tranzistor- bipolárny tranzistor s izolovaným hradlom (IGBT) (obr. 2, a). Toto je najsľubnejší typ kľúčom ovládaných zariadení. Ide o kombináciu tranzistora s efektom poľa na vstupe a bipolárneho tranzistora na výstupe, čo umožňuje získať elektrický kľúč pre dostatočne veľké prúdy pri nízkej spotrebe energie v riadiacom obvode.

Trend vo vývoji základne prvkov smeruje k zjednoteniu elektronických kľúčov, zníženiu ich inštalovaného výkonu, zníženiu strát a zníženiu riadiaceho výkonu. V súčasnosti sa vyrábajú integrované bloky, ktoré obsahujú nielen prvky výkonového spínača, ale aj tvarovače riadiacich signálov pre tieto spínače ( vodičov), alebo, ako sa inak nazývajú, kondicionéry riadiacich signálov(FSU).

Na obr. 3 sú schematické diagramy takýchto spínačov s obojsmerným vedením v integrovanom prevedení. Na obr. 3, a zobrazené jediný kľúč s reverznou diódou a tvarovačom riadiaceho signálu FSU. Na obr. 3, b je znázornený polovičný mostík pozostávajúci z dvoch podobných kľúčov s vlastným FSU. Takýto blok je neoddeliteľnou súčasťou väčšina konvertorových zariadení. Integrovaný obvod obsahujúci tri polovičné mostíky s budičmi je hlavnou súčasťou meničov elektrickej energie.

Bloková schéma integrovaného inteligentného modulu je znázornená na obr. 4. Integrovaný obvod obsahuje okrem modulu napájacieho bloku a ovládača diagnostický blok, ktorý riadi prúdy a napätia na výkonových prvkoch, teplotu konštrukcie a generuje signály, ktoré blokujú vodiča, keď nastanú núdzové stavy. Inteligentný modul má navyše diagnostické výstupy, pomocou ktorých možno posúdiť dôvod zablokovania riadiacich signálov výkonových tranzistorov.

Ryža. štyri

NÍZKÉ NAPÁJACIE ZDROJE

Hlavné bloky usmerňovačov

Zariadenia spotrebnej elektroniky, ako aj zariadenia používané v meracej technike, riadiacich systémoch a rad ďalších zariadení sú napájané zo siete so striedavým napätím, pričom jednotlivé komponenty zariadenia musia byť napájané jednosmerným napätím (napájacie zdroje pre zosilňovače, výpočtovú techniku , atď.).

Ryža. jeden. Bloková schéma nízkoenergetického zdroja

Na obr. 1 znázorňuje blokovú schému nízkoenergetického zdroja s nasledujúcimi prvkami:

T – zodpovedajúci transformátor(spúšťanie alebo zvyšovanie), ktorá slúži na prispôsobenie hodnoty efektívneho napätia U c a požadované priemerné napätie na záťaži U n;

AT – ventilová súprava, ktorý slúži na premenu striedavého napätia na napätie s konštantnou zložkou;

F – filter, určený na zníženie zvlnenia napätia na záťaži na požadovanú úroveň;

OD - Regulátor napätia, ktorý slúži na stabilizáciu priemernej hodnoty napätia pri záťaži pri kolísaní hodnoty napájacieho napätia alebo pri zmene záťažového prúdu;

.

V praxi môžu niektoré bloky (okrem ventilovej súpravy) chýbať v závislosti od hodnoty jednosmerného napätia na záťaži a požiadaviek na jeho kvalitu.

Nízkovýkonové usmerňovače sú spravidla napájané jednofázovým striedavým napätím 220 V. Ako usmerňovače, napr. dve základné celovlnné rektifikačné schémy:

a) celovlnný usmerňovač podľa schémy s nulovým výstupom sekundárneho vinutia transformátora;

b) jednofázový mostíkový usmerňovač.

Poďme analyzovať fungovanie každej z týchto schém, keď fungujú aktívne zaťaženie a s rôznymi typmi filtrov . O analýzu obvodov, urobíme nasledovné predpoklady:

▪ Ideálne ventily, t.j. pokles napätia vpred a spätný prúd ventilov sú nulové;

▪ Ideálny transformátor, t.j. magnetizačný prúd, aktívny odpor vinutia transformátora a zvodová indukčnosť transformátora sa rovnajú nule;

▪ Odpor vodiča je nulový.

Jednofázový usmerňovač s nulovým výkonom pracujúci na odporovej záťaži

Obvod usmerňovača a časové diagramy vysvetľujúce jeho činnosť sú znázornené na obr. 2 a 3.

Transformátor T, s jedným primárnym vinutím a dvoma sekundárnymi vinutiami zapojenými do série, je v tomto obvode určený na prispôsobenie sa hodnote napájacieho napätia a napätia na záťaži a na vytvorenie stredný bod, slúžiace ako jeden z napäťových pólov na záťaži. Je zrejmé, že EMF na sekundárnych vinutiach e2a a e 2 b vzhľadom na nulový bod bude v protifáze (obr. 3, b). V každom okamihu vedie dióda prúd, ktorého potenciál anódy je kladný. Takže na chvíľu t 1 (obr. 3, b), fázový potenciál a pozitívne. Takže prúd bude viesť diódu VD 1 (polarita napätia na sekundárnych vinutiach transformátora za čas t 1 je znázornený na obr. 2). Pretože pokles napätia na dióde vo vodivom stave je blízky nule, celé fázové napätie sa aplikuje na záťaž ( e 2 a = Ud).

Ryža. 2

Ryža. 2

Ryža. 3

Po polovici periódy napájacieho napätia, fáza b sa stane kladným, dióda začne viesť prúd VD 2 a na záťaž je privedené fázové napätie e 2 v s rovnakou polaritou ako v predchádzajúcom polcykle (obr. 3, b). Potom sa proces opakuje.

Tvar záťažového prúdu (obr. 3, v) bude opakovať tvar napätia (keďže záťaž je čisto aktívna). Diódy VD 1 a VD 2 vedú záťažový prúd striedavo, keď sa potenciál príslušnej diódy stane kladným. Diódový prúd teda opakuje tvar záťažového prúdu v stupni vedenia, ale bude tiecť len počas polcyklu napájacieho napätia (obr. 3, G).

Tvar a hodnota prúdu v primárnom vinutí transformátora sú určené prúdom v sekundárnom vinutí transformátora i 2 a transformátorový pomer K t (pretože i 1 = i 2 /K t). Schéma zapojenia usmerňovača jasne ukazuje, že prúdy sekundárnych vinutí fázového transformátora a a b prúdiť do rôzne strany. To znamená, že prúd indukovaný do primárneho vinutia transformátora bude tiež bipolárny a bude mať sínusový tvar (obr. 3, a). Zmena napätia na dióde v priebehu času je znázornená na obr. 3, d. Pokles napätia na dióde je v oblasti vedenia prúdu blízky nule. Na intervale uzavretého stavu diódy (napr. VD 1 v intervale π–2π) k dióde VD 1 použije sa celkové napätie dvoch vinutí transformátora ( u a.k. = –e 2 a –e 2 b = – 2e 2) cez otvorenú diódu VD 2.

Vzhľadom na vyššie uvedené môžeme pristúpiť k výpočtu uvažovanej schémy. Vypočítajte usmerňovač- to znamená určiť hraničné hodnoty prúdov a napätí v rôznych vetvách a bodoch obvodu a podľa vypočítaných hodnôt vybrať prvky a parametre obvodu: diódy, transformačný pomer transformátora, prierez vodičov vinutia a výkon transformátora, od ktorého závisí prierez magnetického obvodu. Pre výber diód je potrebné určiť priemernú hodnotu prúdu pretekajúceho diódou a maximálnu hodnotu napätia aplikovaného na diódu vo vypnutom stave. Dióda sa prehrieva a vyhorí, keď prúd pretekajúci diódou prekročí priemernú povolenú hodnotu. Dióda sa rozpadne, keď napätie, ktoré sa na ňu aplikuje, presiahne povolené napätie.

Na výber transformátora je potrebné určiť transformačný pomer

K t = w 1 /w 2 = U 1 /U 2 = ja 2 /ja 1 = .

Na základe efektívnych hodnôt prúdov pretekajúcich vinutiami transformátora sa vypočíta priemer drôtu vinutia transformátora (berúc do úvahy, že prípustná hustota prúdu J\u003d 3–5 A / mm 2).

Typický výkon transformátora R t je definované ako polovica súčtu výkonov všetkých vinutí transformátora:

,

kde Pi je výkon každého vinutia transformátora.

Hodnota typického výkonu transformátora určuje prierez magnetického obvodu transformátora. Približný prierez magnetického obvodu možno nájsť podľa vzorca

Použiť v Každodenný život rôznych elektrospotrebičov a zariadení, ktoré fungujú vďaka elektrine, nás zaväzuje mať minimálne znalosti v oblasti elektrotechniky. Je to poznanie, ktoré nás drží pri živote. Odpovede na otázky, ako vyrobiť striedavý prúd z jednosmerného prúdu, aké napätie by malo byť v byte a aké moderný človek musí vedieť, aby sa vyhol porážke a smrti z nej.

Spôsoby, ako získať elektrinu

Dnes je nemožné si predstaviť svoj život bez elektriny. Každý deň celá populácia našej planéty využíva milióny wattov elektriny na zabezpečenie normálneho života. ale znova, vrátane rýchlovarnej kanvice, človek nerozmýšľa nad tým, akú cestu musela prejsť elektrina, aby si mohol uvariť rannú šálku aromatickej kávy.

Existuje niekoľko spôsobov výroby elektriny:

• z tepelnej energie;
• z energie vody;
• z atómovej (jadrovej) energie;
• z veternej energie;
• od solárna energia atď.

Aby ste pochopili podstatu pôvodu elektrickej energie, zvážte niekoľko príkladov.

Elektrina z veternej energie

Elektrický prúd je najjednoduchší spôsob, ako ho získať - energiu prírodných síl.

AT tento príklad z veternej energie. Prirodzený fenomén fúkajúceho vetra rôznej sily sa ľudia naučili využívať odpradávna. Skrotenie vetra je jednoduchý veterný mlyn vybavený pohonom a napojený na generátor. Generátor a vyrába elektrickú energiu.

Nadmerný prúd pri neustále používanie veterné turbíny môžu byť uložené v nabíjateľné batérie. Generovaný priamy ekologický prúd sa v každodennom živote a výrobe nepoužíva.

Prijatý a prevedený na striedavý prúd je určený na domáce použitie. Nahromadená prebytočná elektrina sa ukladá do batérií. Pri nedostatku vetra sa zásoby elektriny uložené v batériách premieňajú a dodávajú pre potreby ľudí.

Elektrina z vody

Bohužiaľ, tento typ prírodnej energie, ktorý umožňuje prijímať elektrinu, nie je dostupný všade. Zvážte, kde je veľa vody.

Najjednoduchšia vodná elektráreň vyrobená z dreva na princípe mlyna, ktorej veľkosť je asi 1,5 metra, je schopná zabezpečiť elektrinu používanú na vykurovanie súkromných vedľajších pozemkov. Takúto vodnú elektráreň bez priehrady vyrobil ruský vynálezca, rodák z Altaja – Nikolaj Lenev. Vytvoril vodnú elektráreň, ktorú môžu pohybovať dvaja dospelí muži. Všetky ďalšie akcie podobne ako získavanie elektriny z veterného mlyna.

Elektrinu vyrábajú aj veľké elektrárne a vodné elektrárne. Na priemyselnú výrobu elektriny sa na výrobu pary používajú obrovské kotly. Teplota pary dosahuje 800 stupňov a tlak v potrubí stúpa na 200 atmosfér. Táto prehriata para vysoká teplota a s veľkým tlakom vstupuje do turbíny, ktorá sa začne otáčať a vytvárať prúd.

To isté sa deje vo vodných elektrárňach. Len tu dochádza k rotácii v dôsledku vysokej rýchlosti a objemu vody padajúcej z veľkej výšky.

Označenie prúdu a jeho využitie v každodennom živote

Jednosmerný prúd sa označuje ako jednosmerný prúd. Na anglický jazyk napísaný ako jednosmerný prúd. V priebehu času nemení svoje vlastnosti a smer v procese práce. DC frekvencia je nulová. Označujú ho na výkresoch a vybavení rovnou krátkou vodorovnou pomlčkou alebo dvoma rovnobežnými pomlčkami, z ktorých jedna je prerušovaná.

Jednosmerný prúd sa používa v nám známych akumulátoroch a batériách, ktoré sa používajú v obrovskom množstve rôzne druhy zariadenia ako:

• počítacie stroje;
• Detské hračky;
• Sluchové pomôcky;
• iné mechanizmy.

Každý používa denne mobilný telefón. Nabíja sa cez napájací zdroj, kompaktný DC / AC menič, zapojený do domácej zásuvky.

Elektrické spotrebiče spotrebúvajú striedavý prúd jednofázový prúd. Elektrické spotrebiče budú fungovať iba s pripojením transformátora a Mnoho výrobcov inštaluje menič DC / AC priamo do samotnej jednotky. To výrazne zjednodušuje prevádzku elektrických zariadení.

Ako vyrobiť striedavý prúd z jednosmerného prúdu?

Vyššie bolo povedané, že všetky batérie, batérie do bateriek, diaľkové ovládače TV majú jednosmerný prúd. Na prevod prúdu existuje moderné zariadenie nazývaný invertor, dokáže ľahko vyrobiť striedavý prúd z jednosmerného prúdu. Pozrime sa, ako sa to vzťahuje na každodenný život.

Stáva sa, že v aute potrebuje človek súrne vytlačiť dokument na kopírke. Je tam kopírka, stroj funguje a zapnutím invertorového adaptéra v cigaretovom zapaľovači k nemu môže pripojiť kopírku a tlačiť dokumenty. Obvod konvertora je pomerne komplikovaný, najmä pre ľudí, ktorí majú vzdialené pochopenie fungovania elektriny. Preto je z bezpečnostných dôvodov lepšie nepokúšať sa postaviť menič sami.

Striedavý prúd a jeho vlastnosti

Počas toku striedavý prúd mení smer a veľkosť 50-krát za jednu sekundu. Zmena aktuálneho pohybu je jeho frekvencia. Frekvencia je uvedená v hertzoch.

Máme aktuálnu frekvenciu 50 hertzov. V mnohých krajinách, ako napríklad v USA, je frekvencia 60 hertzov. Existujú aj trojfázové a jednofázové striedavé prúdy.

Pre potreby domácnosti prichádza elektrina rovnajúca sa 220 voltom. to efektívna hodnota striedavý prúd. Ale aktuálna amplitúda maximálna hodnota bude viac ako odmocnina dvoch. Čo nakoniec dá 311 voltov. To znamená, že skutočné napätie domácej siete je 311 voltov. Na zmenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd sa používajú transformátory, ktoré používajú rôzne schémy prevodníky.

Prenos prúdu cez vedenie vysokého napätia

Všetky elektrické vonkajšie siete vedú cez svoje vodiče striedavý prúd rôznych napätí. Môže sa pohybovať od 330 000 voltov do 380 voltov. Prenos sa vykonáva iba striedavým prúdom. Táto metóda doprava je najjednoduchšia a najlacnejšia. Ako vyrobiť jednosmerný prúd zo striedavého prúdu je už dlho známe. Vloženie transformátora správne miesto, dostaneme požadovanú silu napätia a prúdu.

Obvody meniča

Najviac jednoduchý obvod neexistuje riešenie na otázku, ako vyrobiť striedavé 220 V z jednosmerného prúdu. Dá sa to diódový mostík. Obvod DC/AC meniča má štyri výkonné diódy. Most zostavený z nich vytvára tok prúdu v jednom smere. Most sa prereže horné hranice variabilné sínusoidy. Diódy sa montujú do série.

Druhý obvod striedavého meniča je na výstup z mostíka zostaveného z diód, kondenzátora alebo filtra, ktorý vyhladzuje a koriguje poklesy medzi vrcholmi sínusoidov.

Dokonale premieňa jednosmerný prúd na variabilný invertor. Jeho schéma je zložitá. Použité diely nie sú z lacnej objednávky. Preto je cena meniča pomerne vysoká.

Ktorý elektrický prúd je nebezpečnejší – jednosmerný alebo striedavý?

V každodennom živote sa neustále stretávame v práci aj doma s elektrickými spotrebičmi zapojenými do zásuviek. Prúd prechádzajúci z elektrického panelu do zásuvky je jednofázový striedavý. Existujú prípady úrazu elektrickým prúdom. Bezpečnostné opatrenia a znalosti o úraze elektrickým prúdom sú nevyhnutné.

Aký je zásadný rozdiel medzi striedavým a jednosmerným napätím? Existujú štatistiky, že striedavý jednosmerný jednofázový prúd je päťkrát nebezpečnejší ako jednosmerný striedavý prúd. Elektrický šok, bez ohľadu na jeho typ, je sám o sebe negatívnym faktom.

Následky úrazu elektrickým prúdom

Neopatrné zaobchádzanie s elektrospotrebičmi môže, mierne povedané, nepriaznivo ovplyvniť ľudské zdravie. Preto by ste nemali experimentovať s elektrinou, ak na to neexistujú žiadne špeciálne zručnosti.

Účinok prúdu na osobu závisí od niekoľkých faktorov:

• odpor tela obete;
• stres, že osoba je pod.
• od sily prúdu v čase kontaktu človeka s elektrinou.

Vzhľadom na všetky uvedené skutočnosti môžeme povedať, že pôsobenie striedavého prúdu je oveľa nebezpečnejšie ako jednosmerný prúd. Existujú experimentálne údaje potvrdzujúce skutočnosť, že na dosiahnutie rovnakého výsledku v prípade úderu musí byť sila jednosmerného prúdu štyri až päťkrát vyššia ako sila striedavého prúdu.

Samotná povaha striedavého prúdu nepriaznivo ovplyvňuje prácu srdca. Elektrický šok spôsobuje mimovoľnú kontrakciu srdcových komôr. To môže spôsobiť jeho zastavenie. Kontakt s holými žilami je nebezpečný najmä pre ľudí s kardiostimulátorom.

DC nemá frekvenciu. ale vysoké napätie a sila prúdu môže viesť aj k smrti. Je ľahšie dostať sa z kontaktu s jednosmerným elektrickým prúdom ako z kontaktu so striedavým prúdom.

Toto malá recenzia prírody elektrický prúd, jeho konverzia by mala byť užitočná pre ľudí ďaleko od elektriny. Minimálne znalosti o pôvode a fungovaní elektriny pomôžu pochopiť podstatu fungovania klasickej domáce prístroje ktoré sú tak potrebné pre pohodlný a pokojný život.

Menič napätia je zariadenie, ktoré mení napätie obvodu. to elektronické zariadenie, ktorý slúži na zmenu hodnoty vstupného napätia zariadenia. Napäťové meniče môžu zvýšiť alebo znížiť vstupné napätie, vrátane zmeny veľkosti a frekvencie pôvodného napätia.

Potreba aplikácie toto zariadenie sa vyskytuje prevažne v prípadoch, keď je potrebné použiť niektoré elektrický spotrebič v miestach, kde nie je možné využiť existujúce štandardy alebo možnosti napájania. Prevodníky môžu byť použité ako samostatné zariadenie alebo môžu byť súčasťou systémov neprerušiteľný zdroj napájania a zdrojov elektrickej energie. Sú široko používané v mnohých oblastiach priemyslu, v každodennom živote a iných odvetviach.

Zariadenie

Často sa používa na konverziu jednej úrovne napätia na inú. impulzné meniče napätie pomocou indukčných zariadení na ukladanie energie. Podľa toho sú známe tri typy konvertorových obvodov:

• Invertovanie.
• Zvyšovanie.
• Zníženie.

Pre tieto typy prevodníkov je spoločných päť prvkov:

• Kľúčový spínací prvok.
• Zdroj energie.
• Indukčné ukladanie energie (tlmivka, tlmivka).
• Filtračný kondenzátor, ktorý je zapojený paralelne so záťažovým odporom.
• blokovacia dióda.

Zahrnutie týchto piatich prvkov do rôzne kombinácie umožňuje vytvoriť ktorýkoľvek z uvedených typov meničov impulzov.

Úroveň výstupného napätia meniča je riadená zmenou šírky impulzov, ktoré riadia činnosť kľúčového spínacieho prvku. Stabilizácia výstupného napätia je vytvorená metódou spätnej väzby: vytvára sa zmena výstupného napätia automatická zmenašírka pulzu.

Typickým predstaviteľom meniča napätia je aj transformátor. Prevádza striedavé napätie jednej hodnoty na striedavé napätie inej hodnoty. Táto nehnuteľnosť Transformátor je široko používaný v rádiovej elektronike a elektrotechnike.

Transformátorové zariadenie obsahuje nasledujúce prvky:

• Magnetické jadro.
• Primárne a sekundárne vinutie.
• Navíjací rám.
• Izolácia.
• Chladiaci systém.
• Ďalšie prvky (pre prístup ku svorkám vinutia, inštaláciu, ochranu transformátora atď.).

Napätie, ktoré bude transformátor produkovať na sekundárnom vinutí, bude závisieť od závitov, ktoré sú prítomné na primárnom a sekundárnom vinutí.

Existujú aj iné typy meničov napätia, ktoré majú iný dizajn. Ich zariadenie je vo väčšine prípadov vyrobené na polovodičových prvkoch, pretože poskytujú významnú účinnosť.

Princíp fungovania

Menič napätia generuje napájacie napätie požadovanej hodnoty z iného napájacieho napätia, napríklad na napájanie určitých zariadení z batérie. Jednou z hlavných požiadaviek na menič je zabezpečenie maximálnej účinnosti.

Konverzia striedavého napätia sa dá ľahko uskutočniť pomocou transformátora, takže takéto meniče jednosmerného napätia sa často vytvárajú na základe prechodnej konverzie jednosmerného prúdu na striedavý prúd.

• Na primárne vinutie transformátora je pripojený výkonný generátor striedavého napätia, ktorý je napájaný pôvodným zdrojom jednosmerného napätia.
• Zo sekundárneho vinutia sa odstráni striedavé napätie požadovanej hodnoty, ktoré sa potom usmerní.
• V prípade potreby sa priame výstupné napätie usmerňovača stabilizuje pomocou stabilizátora, ktorý sa zapína na výstupe usmerňovača, alebo riadením parametrov striedavého napätia, ktoré je generované generátorom.
• Na získanie vysoká účinnosť meniče napätia využívajú generátory, ktoré pracujú v kľúčovom režime a generujú napätie pomocou logických obvodov.
• Výstupné tranzistory generátora, ktoré spínajú napätie na primárnom vinutí, prechádzajú zo zatvoreného stavu (tranzistorom netečie prúd) do saturačného stavu, kedy napätie na tranzistore klesá.
• V meničoch napätia vysokonapäťových napájacích zdrojov sa vo väčšine prípadov používa samoindukčné emf, ktoré sa vytvára na indukčnosti v prípadoch prudkého prerušenia prúdu. Tranzistor funguje ako prúdový prerušovač a primárne vinutie zvyšovacieho transformátora pôsobí ako indukčnosť. Výstupné napätie je vytvorený na sekundárnom vinutí a usmernený. Podobné schémy schopné generovať napätie až niekoľko desiatok kV. Často sa používajú na napájanie katódových trubíc, kineskopov atď. To zaisťuje účinnosť viac ako 80%.

Druhy

Konvertory možno klasifikovať niekoľkými spôsobmi.

DC meniče napätia:

• Regulátory napätia.
• Meniče úrovne napätia.
• Lineárny stabilizátor napätia.

AC/DC prevodníky:

• Spínacie stabilizátory napätia.
• Napájacie zdroje.
• Usmerňovače.

DC/AC prevodníky:

• Invertory.

Meniče striedavého napätia:

• Transformátory s premenlivou frekvenciou.
• Frekvenčné meniče a formy napätia.
• Regulátory napätia.
• Napäťové meniče.
• Transformátory rôznych druhov.

Meniče napätia v elektronike sú v súlade s dizajnom rozdelené do nasledujúcich typov:

• Na piezoelektrických transformátoroch.
• Autogenerátor.
• Transformátor s impulzným budením.
• Spínané napájacie zdroje.
• Pulzné meniče.
• Multiplexer.
• So spínanými kondenzátormi.
• Beztransformátorový kondenzátor.

Zvláštnosti

• Pri absencii obmedzení objemu a hmotnosti, ako aj s vysoká hodnota meniče napájacieho napätia racionálne používané na tyristoroch.
• Polovodičové meniče na tyristoroch a tranzistoroch môžu byť nastaviteľné a neregulovateľné. V tomto prípade je možné použiť nastaviteľné meniče ako stabilizátory striedavého a jednosmerného napätia.
• Podľa spôsobu budenia kmitov v zariadení môžu existovať obvody s nezávislým budením a vlastným budením. Schémy s nezávislým budením sú vyrobené z výkonového zosilňovača a hlavného oscilátora. Impulzy z výstupu generátora sa posielajú na vstup výkonového zosilňovača, čo umožňuje jeho ovládanie. Samobudené obvody sú impulzné samooscilátory.

Aplikácia

• Na rozvod a prenos elektrickej energie. V elektrárňach alternátory zvyčajne vyrábajú energiu s napätím 6-24 kV. Na prenos energie na veľké vzdialenosti je výhodné použiť vyššie napätie. V dôsledku toho sú v každej elektrárni inštalované transformátory na zvýšenie napätia.
• Na rôzne technologické účely: elektrotepelné zariadenia (transformátory elektrických pecí), zváranie (zváracie transformátory) atď.
• Na napájanie rôznych obvodov;

Automatizácia v telemechanike, komunikačné zariadenia, elektrické spotrebiče;
rozhlasové a televízne zariadenia.

Na oddelenie elektrických obvodov týchto zariadení vrátane prispôsobenia napätia a pod. Transformátory používané v týchto zariadeniach majú vo väčšine prípadov nízky výkon a nízke napätie.

• V každodennom živote sú široko používané meniče napätia takmer všetkých typov. Napájacie zdroje pre mnoho domácich spotrebičov, komplexné elektronické zariadenia, invertorové bloky sú široko používané na poskytovanie požadovaného napätia a poskytovanie autonómneho napájania. Napríklad môže ísť o menič, ktorý je možné použiť pre núdzové resp záložný zdroj napájanie domácich spotrebičov (TV, elektrické náradie, kuchynské spotrebiče atď.), ktoré spotrebúvajú striedavý prúd s napätím 220 voltov.
• Najdrahšie a žiadané v medicíne, energetike, armáde, vede a priemysle sú meniče, ktoré majú výstupné striedavé napätie s čistým sínusoidným tvarom. Táto forma je vhodná na prevádzku zariadení a zariadení, ktoré majú zvýšenú citlivosť na signál. Patria sem meracie a lekárske zariadenia, elektrické čerpadlá, plynové kotly a chladničky, teda zariadenia, ktoré obsahujú elektromotory. Na predĺženie životnosti zariadení sú často potrebné meniče.

Výhody a nevýhody

Medzi výhody meničov napätia patria:

• Zabezpečenie kontroly režimu vstupného a výstupného prúdu. Tieto zariadenia transformujú striedavý prúd na jednosmerný prúd, slúžia ako rozvádzače jednosmerného napätia a transformátory. Preto ich možno často nájsť vo výrobe a každodennom živote.
• Konštrukcia väčšiny moderných meničov napätia má možnosť prepínania medzi rôznymi vstupnými a výstupnými napätiami vrátane realizácie úpravy výstupného napätia. To vám umožní vybrať menič napätia pre konkrétne zariadenie alebo pripojenú záťaž.
• Kompaktnosť a ľahkosť domácich meničov napätia, napríklad automobilových meničov. Sú malé a nezaberú veľa miesta.
• Ziskovosť. Účinnosť meničov napätia dosahuje 90%, čo výrazne šetrí energiu.
• Pohodlie a všestrannosť. Prevodníky umožňujú rýchlo a jednoducho pripojiť akýkoľvek elektrický spotrebič.
• Schopnosť prenášať elektrickú energiu na veľké vzdialenosti zvýšením napätia a pod.
• Bezpečnosť spoľahlivá prevádzka kritické uzly: bezpečnostné systémy, osvetlenie, čerpadlá, vykurovacie kotly, vedecké a vojenské vybavenie atď.

Nevýhody meničov napätia zahŕňajú:

• Náchylnosť meničov napätia na vysokú vlhkosť (okrem meničov špeciálne navrhnutých pre prevádzku na vodnej doprave).
• Zaberajú určitý priestor.
• Relatívne vysoká cena.