Dönüştürücü ne yapar. Gerilim invertörü nedir, nasıl çalışır, invertör kullanımı. Voltaj dönüştürücüleri kullanma

Güçlü voltaj dönüştürücülerin önemi

Elektrik enerjisinin dönüştürülmesi, üretimin tüm aşamalarında ve tüketicilere iletilmesinde çözülen ana görevlerden biridir. Gerilimi önemli ölçüde artırarak uzak tüketicilere güç kaynağı ile ilgili kayıpları azaltmanıza olanak tanır. Bir türbin veya başka bir mekanik tahrik cihazı tarafından döndürülen bir jeneratöre bağlı bir transformatör veya bir ototransformatör tarafından dönüştürülür. Transformatör daha sonra alınan enerjiyi güç hattına iletir.

Bu güç hattının diğer ucunda, alıcı trafo, ilçe düzeyinde dağıtım için büyüklüğünde bir azalma ile yeni bir voltaj dönüşümü gerçekleştirir. Burada her şey tekrarlanır - yine bölgesel bir güç hattı, transformatörler vb. Vardır, her şey 220 V 50 Hz'lik faz voltajlarının oluşumuyla bitene kadar. Böyle bir güç kaynağı ile, güç hattı, iletilen gücün neredeyse beşte biri olabilen ana kayıp kaynağıdır. Alternatif voltaja dayanırlar.

Bu nedenle iletim hattının endüktansı ve kapasitansı elektrik kaybı miktarını belirler. Bu nedenle, güç kaynağındaki kayıpları önemli ölçüde azaltmak için uzun mesafeli bir enerji nakil hattını sabit bir voltaja aktarmak gerekir. Bunu yapmak için, güç hattının girişinde bir doğrultucu ve çıkışında bir invertör, yani doğrudan voltajdan alternatif voltaj yapacak bir cihaz gerekir. Böyle verimli bir güç kaynağı sistemi, yalnızca, invertörde mekanik kontakları olmayan yeterince güçlü yüksek hızlı anahtarlar (anahtarlar) kullanıldığında kurulabilir.

Bu tür ilk cihazlar cıva valfleriydi. Sadece 20. yüzyılın ortalarından itibaren geniş kullanım için uygun hale geldiler. 20. yüzyılın yaklaşık 70'lerinden itibaren yüksek hızlı kapatma tristörlerinin ve yüksek voltajlı transistörlerin ticari kullanım olasılığına yol açan güç elektroniğinin gelişimi, cıva valflerinin yüksek için teknik çözümlerden çıkarılmasına yol açtı. Güç sistemlerinde güç çeviriciler. Anahtarlar için hız en önemli özelliktir.

Yarı iletken anahtarlar

Anahtarın direncindeki bir değişiklikle ilişkili elektrik kaybını azaltmanıza olanak tanır. Anahtarın açık durumunda direnç sıfıra yakındır ve tamamen kapatıldığında (ideal durumda) sonsuz olma eğilimindedir. Bu sınır durumlarında, şalterde ısı şeklinde açığa çıkan elektrik gücü küçüktür ve onun için tehlikeli değildir. Ancak anahtar için aralarındaki geçiş sürecini yavaşlatmak, aşırı ısınmadan yok olma tehlikesini taşır. Ve bu tehlike artan gerilimle birlikte büyüyor.

Alçak gerilim yarı iletken tabanlı eviriciler uzun süredir kullanılmaktadır. Onlar için en iyi anahtar olan transistörlerle geldiler. Bir tristör, hatta kapılı bile olsa, bir transistörden daha kötüdür çünkü esasen iki bipolar transistörden oluşur. Girişime karşı önemli ölçüde daha az dirençlidir ve bir transistöre kıyasla durum direnci belirgin şekilde daha yüksektir. Bir tristörün hızı, özellikle alan etkili bir transistörle karşılaştırıldığında, bir transistörünkinden daha kötüdür.

Anahtarın hızının önemi, ne kadar hızlı çalışırsa, alternatif voltajın frekansının o kadar yüksek elde edilebilmesi gerçeğiyle açıklanır. Gerilim dönüşümü, bunun için en verimli cihaz olarak hala bir transformatör gerektireceğinden, kütlesi ve boyutları ne kadar küçük olursa, birincil sargıdaki voltaj frekansı o kadar yüksek olacaktır. Esas olarak transformatör çekirdeğinin doygunluğu ile belirlenen birincil sargının dönüş sayısı, birincil sargıya bağlı olarak kalan sargıların dönüş sayısının yanı sıra daha az olacaktır.

Birkaç yüz Hertz frekansında çalışan bir inverter transformatör, aynı güce sahip 50 Hz'lik bir transformatörden zaten çok daha ucuzdur. Artan çalışma frekansı ile maliyeti azalır. Üstelik fiyattaki düşüş sadece sargıları değil aynı zamanda transformatörün çekirdeğini de etkiler. Elektromanyetik alanın yüksek frekansı, inverter transformatörünün manyetik devresinin üretimi için özel malzemelerin - ferritlerin kullanımını zorlar. Özel trafo çelik plakalarından manyetik devre imal etmekten çok daha ucuz olan presleme ve sinterleme ile oluşturulmaktadır.

Gerilim dönüştürücüler nerelerde kullanılır?

İnverter, voltajı değiştirmek için yalnızca transformatörün birincil sargısına güç sağlamak için kullanılmaz. Anahtarlar kontrol edilebilir ve çeşitli frekanslarda kare dalga gerilimleri üretebilir. Bu nedenle, özel bir algoritmaya göre, özel bir filtrenin girişinde aynı genlikte, ancak farklı frekanslarda voltajlar üreten invertör, çıkışında gerekli frekansın sinüzoidal voltajını almanızı sağlar. Bu yönteme "darbe genişlik modülasyonu" veya kısaca "PWM" denir.

Bu tür cihazlar son yıllarda çok popüler hale geldi. Güneş panelleri kullanan enerji santrallerinde ve ayrıca içten yanmalı motorlara sahip mini enerji santrallerinde uygulama bulurlar. Artan enerji fiyatları nedeniyle küçük enerji cihazlarına olan talep sürekli artıyor. İnvertörler olmadan elektrikli ulaşım ve hibrit otomotiv sistemleri oluşturmak mümkün değildir. Özellikle metro ve banliyö elektrikli trenleri, şehir içi elektrikli ulaşım gibi araçlarda fark edilen elektrik motorlarının en verimli kontrolünü sağlarlar.

Daha sonra hızlanma ile sık durmalar en fazla enerji tüketendir ve vagonların düzgünlüğü, yolcuların konforu ve güvenliği için gerekli koşullardır. Elektrikli tahrikte inverter kontrolü, aracın ekonomisini ve konforunu sağlar. Kesintisiz güç kaynakları, esas olarak bir pil ve yarı iletken anahtarlara dayalı bir voltaj dönüştürücü kullanılarak oluşturulur.

Minimum gecikme ile çalışma moduna girebilmekte ve kendilerine bağlı ekipmanların çalışmasında herhangi bir arıza olmadan çalışabilirliğini sağlayabilmektedirler. Ayrıca sinüzoidal bir çıkış voltajı üretmek için PWM yöntemini kullanırlar. İnverter kullanımıyla kaynak yapmak yeni bir kalite seviyesine ulaşıyor. Daha önce onlarca kilo ağırlığında ve oldukça etkileyici bir boyutta olan kaynak makinesi artık bir evrak çantasına sığıyor. Ve invertör kaynağı sırasında elektrik arkının gücü sabit bir voltajda sağlanabilir. Bu, kaynağın kalitesini büyük ölçüde artırır.

Ancak, inverterlerin kullanımı için belirli sınırlamalar vardır. Bunun ana nedeni, anahtarlamaya, radyo iletişimi için kullanılanlar da dahil olmak üzere geniş bir frekans aralığına sahip elektromanyetik radyasyonun eşlik etmesidir. Bu nedenle, yüksek kaliteli ekranlama şeklinde uygun bir tasarımla bile, radyo alıcıları, çok çeşitli radyo frekanslarında güçlü bir invertörü "duyacak". Ancak bu, belki de enerji verimliliklerinin arka planı ve bununla ilişkili faydaların arka planıyla ilgili olmayan tek dezavantajıdır.

Voltaj dönüştürücü, bir devrenin voltajını değiştiren bir cihazdır. Bu, cihazın giriş voltajının büyüklüğünü değiştirmek için kullanılan elektronik bir cihazdır. Voltaj dönüştürücüler, orijinal voltajın büyüklüğünü ve frekansını değiştirmek de dahil olmak üzere giriş voltajını artırabilir veya azaltabilir.

Bu cihazı kullanma ihtiyacı, esas olarak, mevcut standartların veya güç kaynağı olanaklarının kullanılmasının imkansız olduğu yerlerde herhangi bir elektrikli cihazın kullanılmasının gerekli olduğu durumlarda ortaya çıkmaktadır. Dönüştürücüler ayrı bir cihaz olarak kullanılabilir veya kesintisiz güç sistemlerinin ve güç kaynaklarının bir parçası olabilir. Endüstrinin birçok alanında, günlük yaşamda ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Cihaz

Bir voltaj seviyesini diğerine dönüştürmek için, endüktif enerji depolama cihazlarının kullanıldığı darbe voltaj dönüştürücüleri sıklıkla kullanılır. Buna göre üç tip dönüştürücü devresi bilinmektedir:

• Ters çevirme.
• Artan.
• İndirme.

Bu tür dönüştürücülerde ortak olan beş unsur vardır:

• Anahtar anahtarlama elemanı.
• Güç kaynağı.
• Endüktif enerji depolama (jikle, indüktör).
• Yük direncine paralel bağlanan bir filtre kondansatörü.
• engelleme diyotu

Bu beş öğenin farklı kombinasyonlara dahil edilmesi, listelenen darbe dönüştürücü türlerinden herhangi birinin oluşturulmasını mümkün kılar.

Dönüştürücünün çıkış voltajı seviyesi, anahtar anahtarlama elemanının çalışmasını kontrol eden darbelerin genişliği değiştirilerek kontrol edilir. Çıkış voltajının stabilizasyonu, geri besleme yöntemiyle oluşturulur: çıkış voltajındaki bir değişiklik, darbelerin genişliğinde otomatik bir değişiklik yaratır.

Gerilim dönüştürücünün tipik bir temsilcisi de bir transformatördür. Bir değerin AC voltajını başka bir değerin AC voltajına dönüştürür. Transformatörün bu özelliği, radyo elektroniği ve elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Transformatör cihazı aşağıdaki unsurları içerir:

• Manyetik çekirdek.
• Birincil ve ikincil sargı.
• Sarma çerçevesi.
• Yalıtım.
• Soğutma sistemi.
• Diğer elemanlar (sargı terminallerine erişim, montaj, trafo koruması vb. için).

Transformatörün sekonder sargıda üreteceği voltaj, birincil ve ikincil sargılarda bulunan sarımlara bağlı olacaktır.

Farklı bir tasarıma sahip başka voltaj dönüştürücü türleri de vardır. Cihazları çoğu durumda önemli bir verimlilik sağladıkları için yarı iletken elemanlar üzerinde yapılır.

Çalışma prensibi

Voltaj dönüştürücü, örneğin belirli bir ekipmana bir pilden güç sağlamak için farklı bir besleme voltajından gerekli değerin besleme voltajını üretir. Dönüştürücü için temel gereksinimlerden biri maksimum verim sağlamaktır.

AC voltajının dönüştürülmesi, bir transformatör kullanılarak kolayca yapılabilir, bunun bir sonucu olarak, bu tür DC voltaj dönüştürücüler, genellikle bir DC-AC dönüşümü temelinde oluşturulur.

• Orijinal DC voltaj kaynağından güç alan güçlü bir alternatif voltaj üreteci, transformatörün birincil sargısına bağlanır.
• Sekonder sargıdan gerekli değerde bir alternatif voltaj çıkarılır ve bu daha sonra düzeltilir.
• Gerekirse, doğrultucunun doğrudan çıkış voltajı, doğrultucunun çıkışında açılan bir stabilizatör vasıtasıyla veya jeneratör tarafından üretilen alternatif voltajın parametrelerinin kontrol edilmesiyle stabilize edilir.
• Yüksek verim elde etmek için voltaj dönüştürücüler, anahtar modunda çalışan ve mantık devreleri kullanarak voltaj üreten jeneratörler kullanır.
• Jeneratörün birincil sargıdaki voltajı değiştiren çıkış transistörleri, kapalı bir durumdan (transistörden akım geçmez), voltajın transistör boyunca düştüğü bir doyma durumuna geçer.
• Yüksek voltajlı güç kaynaklarının voltaj dönüştürücülerinde, çoğu durumda, akımın keskin bir şekilde kesilmesi durumunda endüktans üzerinde oluşturulan kendi kendine endüksiyon emf kullanılır. Transistör bir akım kesici görevi görür ve yükseltici transformatörün birincil sargısı bir endüktans görevi görür. Çıkış gerilimi sekonder sargıda oluşturulur ve doğrultulur. Bu tür devreler, onlarca kV'a kadar voltaj üretebilir. Genellikle katot ışın tüplerine, kineskoplara vb. güç sağlamak için kullanılırlar. Bu, %80'in üzerinde bir verimlilik sağlar.

Çeşit

Dönüştürücüler çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir.

DC voltaj dönüştürücüler:

• Voltaj regülatörleri.
• Voltaj seviye dönüştürücüler.
• Doğrusal voltaj sabitleyici.

AC'den DC'ye dönüştürücüler:

• Anahtarlama voltajı stabilizatörleri.
• Güç kaynakları.
• Doğrultucular.

DC'den AC'ye dönüştürücüler:

• İnvertörler.

AC voltaj dönüştürücüler:

• Değişken frekans transformatörleri.
• Frekans dönüştürücüler ve gerilim formları.
• Voltaj regülatörleri.
• Voltaj dönüştürücüler.
• Çeşitli türlerde transformatörler.

Elektronikteki voltaj dönüştürücüler, tasarıma göre ayrıca aşağıdaki tiplere ayrılır:

• Piezoelektrik transformatörlerde.
• Otomatik jeneratör.
• Dürtü uyarmalı transformatör.
• Anahtarlama güç kaynakları.
• Darbe dönüştürücüler.
• Çoklayıcı.
• Anahtarlamalı kapasitörler ile.
• Trafosuz kapasitör.

özellikler

• Hacim ve kütle kısıtlamaları olmadığında ve ayrıca besleme voltajının yüksek değerinde, tristörlerde dönüştürücü kullanmak mantıklıdır.
• Tristörler ve transistörler üzerindeki yarı iletken dönüştürücüler ayarlanabilir ve düzensiz olabilir. Bu durumda AC ve DC voltaj stabilizatörleri olarak ayarlanabilir dönüştürücüler kullanılabilir.
• Cihazdaki salınımların uyarılma yöntemine göre, bağımsız uyarma ve kendi kendine uyarma olan devreler olabilir. Bağımsız uyarımlı şemalar, bir güç yükselticisinden ve bir ana osilatörden yapılır. Jeneratörün çıkışından gelen darbeler, onu kontrol etmenizi sağlayan güç amplifikatörünün girişine gönderilir. Kendinden uyarılı devreler, darbeli otomatik osilatörlerdir.

Başvuru

• Elektrik enerjisinin dağıtımı ve iletimi için. Santrallerde alternatörler genellikle 6-24 kV gerilim ile enerji üretirler. Enerjiyi uzun mesafelere aktarmak için daha yüksek bir voltaj kullanmak avantajlıdır. Sonuç olarak, voltajı artırmak için her santrale transformatörler kurulur.
• Çeşitli teknolojik amaçlar için: elektrotermal tesisler (elektrikli fırın transformatörleri), kaynak (kaynak transformatörleri) vb.
• Çeşitli devrelere güç sağlamak için;

– telemekanik, iletişim cihazları, ev aletlerinde otomasyon;
- radyo ve televizyon ekipmanı.

Bu cihazların elektrik devrelerini birbirinden ayırmak için voltaj uyumu vb. Bu cihazlarda kullanılan transformatörler çoğu durumda düşük güce ve düşük voltaja sahiptir.

• Hemen hemen her türden voltaj dönüştürücüler günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok ev aleti için güç kaynakları, karmaşık elektronik cihazlar, invertör üniteleri, gerekli voltajı sağlamak ve otonom güç kaynağı sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin 220 volt alternatif akım tüketen ev aletleri (TV, elektrikli el aletleri, mutfak aletleri vb.) için acil veya yedek güç kaynağı olarak kullanılabilecek bir invertör olabilir.
• Tıp, enerji, askeri, bilim ve endüstride en pahalı ve talep edilenler, saf sinüzoid şekilli çıkış alternatif voltajına sahip dönüştürücülerdir. Bu form, sinyale karşı artan hassasiyete sahip cihazların ve cihazların çalışması için uygundur. Bunlara ölçüm ve tıbbi ekipman, elektrikli pompalar, gaz kazanları ve buzdolapları, yani elektrik motorlarını içeren ekipmanlar dahildir. Ekipmanın ömrünü uzatmak için genellikle dönüştürücülere ihtiyaç duyulur.

Avantajlar ve dezavantajlar

Voltaj dönüştürücülerin avantajları şunları içerir:

• Giriş ve çıkış akımı modunun kontrolünün sağlanması. Bu cihazlar alternatif akımı doğru akıma çevirerek DC gerilim dağıtıcı ve transformatör görevi görür. Bu nedenle, genellikle üretimde ve günlük yaşamda bulunabilirler.
• Çoğu modern voltaj dönüştürücünün tasarımı, çıkış voltajı ayarının uygulanması da dahil olmak üzere farklı giriş ve çıkış voltajları arasında geçiş yapma yeteneğine sahiptir. Bu, belirli bir cihaz veya bağlı yük için bir voltaj dönüştürücü seçmenize olanak tanır.
• Ev tipi voltaj dönüştürücülerinin, örneğin otomobil dönüştürücülerinin kompaktlığı ve hafifliği. Küçükler ve fazla yer kaplamazlar.
• Karlılık. Voltaj dönüştürücülerin verimliliği %90'a ulaşır ve bu da önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.
• Kolaylık ve çok yönlülük. Dönüştürücüler, herhangi bir elektrikli cihazı hızlı ve kolay bir şekilde bağlamanıza olanak tanır.
• Voltajı artırarak elektriği uzun mesafelere iletme yeteneği vb.
• Kritik bileşenlerin güvenilir çalışmasını sağlamak: güvenlik sistemleri, aydınlatma, pompalar, kalorifer kazanları, bilimsel ve askeri teçhizat vb.

Voltaj dönüştürücülerin dezavantajları şunları içerir:

• Voltaj dönüştürücülerinin yüksek neme duyarlılığı (su taşımacılığında çalışmak için özel olarak tasarlanmış dönüştürücüler hariç).
• Biraz yer kaplıyorlar.
• Nispeten yüksek fiyat.

Frekans dönüştürücüler nelerdir? Bunun akla sahip bir cihaz olup olmadığını düşünmelisiniz. Yeterince büyük kapasiteli mikroskobik bir kontrolör kullanır. Bunlar, geniş bir frekans aralığına sahip elektrik akımı voltaj dönüştürücüleridir. Bir frekans dönüştürücü satın almak istiyorsanız, lütfen Instart web sitesini ziyaret edin.

Dönen bir motorun hızını ayarlamak için kullanılan elektronik tip dönüştürücüler vardır (istenen frekansın voltajı bu şekilde ayarlanır, motorun normal çalışma modu için teknik parametreler dönüştürülür).
En popüler frekans dönüştürücü türleri nelerdir? Burada:
-Endüstriyel kullanım;
-vektör;
-PCh Pompalar için.
Pompalar ve genel endüstriyel olanlar için frekans dönüştürücüler çoğu zaman kullanılmaz, kullanımları çok daha kolaydır (belirli bir çalışma süresinin sonunda motorları açıp kapatırken). Birkaç saat açılabilirler, bu süre zarfında dokunmayın. Ve vektör dönüştürücüler (üretim hattı, metal ve diğer malzemeleri haddeleme aparatları, daha yüksek kontrol doğruluğuna sahip asansör, vinç vb.) çok daha güvenilir olmalıdır. Bu dönüştürücülerin başka alt türleri de vardır. Bunlar, elektrik voltajının frekansını değiştirmek için transistör ve tristör cihazlarıdır. Tristörler, elektrikli sürücülerin ayar frekansını değiştirir, çok yüksek verimliliğe sahiptir, güçlü voltaja dayanıklıdır (yüksek voltaj alt tipi). Transistör tabanlı dönüştürücüler (izole edilmiş bir kilitleme mekanizmasına sahip), daha fazla kontrol edilebilir, elektrik motorunun en yüksek veriminin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Transistörlerde çok yüksek güce sahip olmayan dönüştürücüler gerçekleştirilir. Ancak gerçekte, transistörler artık ultra yüksek voltajlı dönüştürücülerde (kademeli olarak bağlanır) kullanılmaktadır.
Frekans dönüştürücü nasıl çalışır? 6 diyot ile akımı dönüştürerek tek yönde hareket etmesini sağlar.

Bir şeye daha dikkatimi çekmek istiyorum. Normal su veya diğer sıvıların taşındığı yerlerde frekans dönüştürücüler kullanılırsa özel bir etki elde edilir. Taşıma tesislerinde Bosch VFC3610 dönüştürücüler kullanılmaktadır (kapı valfleri veya valfler yerine).

Liderlik iddiasında bulunan çok sayıda frekans dönüştürücü üreticisi var. Bunlar BOSCH REXROTH, DANFOSS, HYUNDAI, MITSUBISHI ELECTRIC, ABIB, ELGY, OWEN, EMERSON, vb.'dir.

Frekans dönüştürücü üreticisi ararken doğrulanmış şirketlere odaklanmak harika olurdu. Sonuçta, cihazlar için hangi "parçaların" mevcut olduğunu, ne tür ekipmanın değiştirilmesi gerektiğini bu şekilde belirleyebilirsiniz. Frekans dönüştürücüler, bir elektrik motorunu faz hatasından, elektrotermal aşırı yüklenmelerden ve şok yüklerinden korumanın gerekli olduğu yerlerde harika bir uygulama bulmuştur. Frekans dönüştürücü kendi ellerinizle (evde) monte edilebilir. Herhangi bir şirketin veya işletmenin bir dizi tipik görevini çözmek için frekans aralığı dönüştürücülerine ihtiyaç vardır. Modern "dönüştürme" cihazlarının birçok ekstrası vardır. seçenekler ve uzantılar.

Asenkron motor basit, güvenilir ve ucuz bir mekanizmadır.

Bu nedenle endüstriyel birimlerde çeşitli amaçlarla aktif olarak kullanılmaktadır. Ancak hangi frekans dönüştürücülerin kullanıldığını ortadan kaldırmak için bir takım dezavantajları vardır.

Frekans dönüştürücülerin görevleri ve avantajları.

Öncelikle frekans dönüştürücü, elektrik motorlarının enerji tüketimini azaltır ve %60'lara varan tasarruflar elde edilebilir.

Bu gösterge, dönüştürücünün kullanımını tamamen haklı çıkarır, ancak tasarruf etmenin yanı sıra, bu cihazların bir dizi başka yararlı özelliği vardır:

Pürüzsüz çalıştırma ve motor freni.

Şaftın dönüş yoğunluğunun sıfırdan nominal değeri aşmasına kadar çok hassas bir şekilde ayarlanması imkanı.

Başlatma ve çalıştırma için gereken akım, nominal değerlerle sınırlıdır.

Bir elektrik motoruyla genel sistem performansının iyileştirilmesi.

• Tüm sistemin ekipmanının ömrünü artırın.

Çok sayıda avantajı ve kullanışlı işlevi nedeniyle frekans dönüştürücüler birçok alanda yaygınlaşmıştır.

Bugün, neredeyse hiçbir endüstriyel üretim onların kullanımı olmadan yapamaz, aynı zamanda toplumsal ve ev sektörlerinde de yaygındır ve birçok cihazı büyük rahatlıkla kullanmanıza izin verir.

Frekans dönüştürücüler nerelerde kullanılır?

Motorun gücünü ve hızını kontrol etme ve ayrıca aşırı yüklenmeyi önleme yeteneği nedeniyle, çalışma sürecinde yoğunluğunun ayarlanması gereken tüm ünitelerde frekans dönüştürücüler kullanılır.

Her türlü su şebekesinde pompalama mekanizmaları, ayrıca kazan dairelerinde ve ayarlanabilir su beslemesinin gerekli olduğu diğer sistemlerde de kullanılır.

Konsantratörlerde, ayrıca konveyörlerde, rattanlarda ve diğer üretim araçlarında marş pompaları.

Her türden santrifüjler, çeşitli kırıcılar, değirmenler, karıştırıcılar ve diğer benzer ekipmanlar.

Metalurji ve sondaj ekipmanları.

Endüstriyel makinelerin tahrikleri ve yüksek hızlara sahip herhangi bir mekanizma.

Ekskavatörler, asansörler, vinçler, çeşitli güç manipülatörleri.

• Kontrol ve ölçüm cihazları.

İş akışı kontrol, ayar, yumuşak yolverme ve aşırı yük koruması gerektiren bir asenkron motor üzerinde çalışan herhangi bir teknikte frekans dönüştürücülerin kullanıldığı söylenebilir.

Paradan tasarruf etmek için, motorun çalışmasının büyük miktarda elektrik tükettiği yerlerde de dönüştürücülere ihtiyaç vardır.

Onların yardımıyla, bireysel alanlarda farklı kapasitelere sahip karmaşık sistemler oluşturmak ve genel işgücü verimliliğini artırmak mümkündür.

DC/DC dönüştürücüler, çeşitli elektronik ekipmanlara güç sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilgisayar teknolojisi cihazlarında, haberleşme cihazlarında, çeşitli kontrol ve otomasyon devrelerinde vb. kullanılırlar.

Trafo güç kaynakları

Geleneksel trafo güç kaynaklarında, ana voltaj, çoğunlukla düşürülen bir trafo kullanılarak istenen değere dönüştürülür. Azaltılmış voltaj ve bir kapasitör filtresi ile düzeltildi. Gerekirse doğrultucudan sonra bir yarı iletken stabilizatör yerleştirilir.

Transformatör güç kaynakları genellikle lineer stabilizatörlerle donatılmıştır. Bu tür stabilizatörlerin en az iki avantajı vardır: bu, düşük maliyetli ve kablo demetinde az sayıda parçadır. Ancak, giriş voltajının önemli bir kısmı, taşınabilir elektronik cihazlara güç sağlamak için tamamen kabul edilemez olan kontrol transistörünü ısıtmak için kullanıldığından, bu avantajlar düşük verimlilikle tüketilir.

DC/DC dönüştürücüler

Ekipmana galvanik hücreler veya piller ile güç veriliyorsa, voltajın istenilen seviyeye dönüştürülmesi ancak DC/DC dönüştürücüler yardımıyla mümkündür.

Fikir oldukça basittir: DC voltajı, genellikle birkaç on hatta yüzlerce kilohertz frekansıyla AC'ye dönüştürülür, yükselir (düşür) ve sonra doğrultulur ve yüke beslenir. Bu tür dönüştürücülere genellikle darbe dönüştürücüler denir.

Bir örnek, yalnızca bir bilgisayar USB'sinin çıkış voltajı olan 1.5V'den 5V'a yükseltici dönüştürücüdür. Benzer bir düşük güç dönüştürücü Aliexpress'de satılmaktadır.

Pirinç. 1. Dönüştürücü 1.5V / 5V

Darbe dönüştürücüler iyidir çünkü %60..90 içinde yüksek verimliliğe sahiptirler. Darbe dönüştürücülerin bir başka avantajı, geniş bir giriş voltajı aralığıdır: giriş voltajı, çıkış voltajından daha düşük veya çok daha yüksek olabilir. Genel olarak DC/DC dönüştürücüler birkaç gruba ayrılabilir.

Dönüştürücü sınıflandırması

İngiliz terminolojisinde düşürme veya düşürme

Bu dönüştürücülerin çıkış voltajı, kural olarak, giriş voltajından daha düşüktür: kontrol transistörünü ısıtmak için herhangi bir özel kayıp olmadan, 12 ... 50V'luk bir giriş voltajında ​​​​sadece birkaç voltluk bir voltaj elde edebilirsiniz. Bu tür dönüştürücülerin çıkış akımı, dönüştürücünün devre tasarımını belirleyen yükün ihtiyaçlarına bağlıdır.

Chopper buck dönüştürücü için başka bir İngilizce isim. Bu kelimenin çevirilerinden biri bir kırıcıdır. Teknik literatürde, bir para dönüştürücüsü bazen "kıyıcı" olarak anılır. Şimdilik, sadece bu terimi hatırla.

Artan, İngilizce terminolojide hızlandırma veya artırma

Bu dönüştürücülerin çıkış voltajı, giriş voltajından daha yüksektir. Örneğin, 5V'luk bir giriş voltajıyla, çıkışta 30V'a kadar bir voltaj elde edilebilir ve düzgün regülasyonu ve stabilizasyonu mümkündür. Genellikle yükseltici dönüştürücülere güçlendirici denir.

Evrensel dönüştürücüler - SEPIC

Bu dönüştürücülerin çıkış voltajı, giriş voltajı giriş voltajından daha yüksek veya daha düşük olduğunda belirli bir seviyede tutulur. Giriş voltajının önemli ölçüde değişebileceği durumlarda önerilir. Örneğin bir arabada akü voltajı 9 ... 14V arasında değişebilir ve 12V'luk sabit bir voltaj gereklidir.

Çevirici dönüştürücüler - dönüştürücü dönüştürücü

Bu dönüştürücülerin ana işlevi, güç kaynağına göre çıkışta ters polarite voltajı elde etmektir. Örneğin bipolar gücün gerekli olduğu durumlarda çok kullanışlıdır.

Bahsedilen dönüştürücülerin tümü stabilize veya stabil olmayabilir, çıkış voltajı giriş voltajına galvanik olarak bağlanabilir veya galvanik voltaj izolasyonuna sahip olabilir. Her şey dönüştürücünün kullanılacağı belirli cihaza bağlıdır.

DC / DC dönüştürücüler hakkında bir başka hikayeye geçmek için en azından teoriyi genel anlamda anlamalısınız.

Doğrayıcı para dönüştürücüsü - para birimi dönüştürücü

İşlevsel şeması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Tellerin üzerindeki oklar akımların yönünü gösterir.

İncir. 2. Kıyıcı stabilizatörünün fonksiyonel şeması

Giriş voltajı Uin, giriş filtresine - kapasitör Cin'e uygulanır. Transistör VT, anahtar eleman olarak kullanılır, yüksek frekanslı akım geçişi gerçekleştirir. Ya olabilir. Bu ayrıntılara ek olarak, devre bir deşarj diyotu VD ve voltajın Rн yüküne sağlandığı bir çıkış filtresi - LCout içerir.

Yükün VT ve L elemanları ile seri olarak bağlandığını görmek kolaydır. Bu nedenle devre sıralıdır. Voltaj düşüşü nasıl oluyor?

Darbe Genişlik Modülasyonu - PWM

Kontrol devresi, temelde aynı olan sabit bir frekans veya sabit bir periyot ile dikdörtgen darbeler üretir. Bu darbeler Şekil 3'te gösterilmiştir.

Şek. 3. Kontrol dürtüleri

Burada t darbe zamanı, transistör açık, tp duraklama zamanı, transistör kapalı. ti/T oranı görev döngüsü görev döngüsü olarak adlandırılır, D harfi ile gösterilir ve %% veya sayılarla ifade edilir. Örneğin, D %50'ye eşit olduğunda, D=0.5 olduğu ortaya çıkıyor.

Böylece D, 0 ila 1 arasında değişebilir. D=1 değeri ile anahtar transistör tam iletim durumundadır ve D=0 ile kesme durumunda, basitçe söylemek gerekirse, kapalıdır. D=%50'de çıkış voltajının giriş voltajının yarısına eşit olacağını tahmin etmek kolaydır.

Çıkış voltajının düzenlenmesinin, kontrol darbesinin t genişliğini değiştirerek ve aslında D katsayısını değiştirerek gerçekleştiği oldukça açıktır. Bu düzenleme ilkesine (PWM) denir. Hemen hemen tüm anahtarlamalı güç kaynaklarında, çıkış voltajının stabilize edilmesi PWM yardımı ile olur.

Şekil 2 ve 6'da gösterilen devrelerde, PWM, bazı ek işlevleri yerine getiren "Kontrol Devresi" etiketli kutularda "gizlidir". Örneğin, çıkış voltajının yumuşak bir şekilde başlatılması, uzaktan etkinleştirilmesi veya dönüştürücünün kısa devreye karşı korunması olabilir.

Genel olarak, dönüştürücüler o kadar yaygın olarak kullanılmaktadır ki, elektronik bileşen üreticileri her durum için PWM kontrolörlerinin üretimini başlatmıştır. Menzil o kadar geniştir ki, onları listelemek bütün bir kitap alır. Bu nedenle, dönüştürücüleri ayrı elemanlar üzerinde veya genellikle "gevşek" terimlerle söyledikleri gibi bir araya getirmek kimsenin aklına gelmez.

Ayrıca, hazır küçük güç dönüştürücüler, küçük bir fiyata Aliexpress veya Ebay'den satın alınabilir. Aynı zamanda, amatör bir tasarımda kurulum için, kabloları girişe ve çıkışa panoya lehimlemek ve gerekli çıkış voltajını ayarlamak yeterlidir.

Ancak Şekil 3'e geri dönelim. Bu durumda, D katsayısı ne kadar süreyle açık (faz 1) veya kapalı (faz 2) olacağını belirler. Bu iki faz için devre iki şekil ile gösterilebilir. Şekiller, bu aşamada kullanılmayan unsurları GÖSTERMEMEKTEDİR.

Şekil 4. Faz 1

Transistör açıkken, güç kaynağından (galvanik hücre, pil, doğrultucu) gelen akım, endüktif bobin L, yük Rn ve şarj kapasitörü Cout'tan geçer. Bu durumda, yük üzerinden akım akar, Cout kondansatörü ve L indüktörü enerji biriktirir. Mevcut iL, indüktörün endüktansının etkisinden dolayı AŞAMALI OLARAK ARTIYOR. Bu aşamaya pompalama denir.

Yükteki voltaj belirtilen değere ulaştıktan sonra (kontrol cihazının ayarı ile belirlenir), transistör VT kapanır ve cihaz ikinci faza geçer - deşarj fazı. Kapalı transistör, sanki yokmuş gibi şekilde hiç gösterilmemiştir. Ancak bu sadece transistörün kapalı olduğu anlamına gelir.

Şekil 5. Faz 2

Transistör VT kapatıldığında, güç kaynağının bağlantısı kesildiği için indüktörde enerji ikmali olmaz. Endüktans L, indüktör sargısından akan akımın (kendinden endüksiyon) büyüklüğünde ve yönünde bir değişikliği önleme eğilimindedir.

Bu nedenle akım anında duramaz ve “diyot-yük” devresi üzerinden kapanır. Bu nedenle, VD diyotuna deşarj diyotu adı verildi. Kural olarak, bu yüksek hızlı bir Schottky diyotudur. Kontrol periyodu olan faz 2'den sonra devre faz 1'e geçer, işlem tekrarlanır. Dikkate alınan devrenin çıkışındaki maksimum voltaj, girişe eşit olabilir ve daha fazla olamaz. Boost dönüştürücüler, giriş voltajından daha büyük bir çıkış voltajı elde etmek için kullanılır.

Şimdilik sadece kıyıcının iki çalışma modunu belirleyen endüktansın gerçek değerini hatırlamak gerekiyor. Yetersiz endüktans ile dönüştürücü, güç kaynakları için tamamen kabul edilemez olan süreksiz akımlar modunda çalışacaktır.

Endüktans yeterince büyükse, işlem, çıkış filtrelerinin kabul edilebilir bir dalgalanma seviyesi ile sabit bir voltaj elde etmek için kullanılmasına izin veren sürekli akımlar modunda gerçekleşir. Boost dönüştürücüler ayrıca aşağıda tartışılacak olan sürekli akım modunda da çalışır.

Verimlilikte bir miktar artış için, deşarj diyotu VD, kontrol devresi tarafından doğru zamanda açılan bir MOSFET transistörü ile değiştirilir. Bu tür dönüştürücülere senkron denir. Dönüştürücünün gücü yeterince büyükse, kullanımları haklıdır.

Yükseltici veya yükseltici dönüştürücüler

Yükseltici dönüştürücüler, esas olarak, örneğin iki veya üç pilden düşük voltajlı güç kaynağı için kullanılır ve tasarımın bazı bileşenleri, düşük akım tüketimi ile 12 ... 15V voltaj gerektirir. Oldukça sık, bir yükseltici dönüştürücü, kısaca ve açıkça "güçlendirici" kelimesi olarak adlandırılır.

Şekil 6. Bir yükseltici dönüştürücünün işlevsel şeması

Giriş gerilimi Uin, Cin giriş filtresine beslenir ve seri bağlı L'ye ve anahtarlama transistörü VT'ye beslenir. Bobinin bağlantı noktasına ve transistörün tahliyesine bir VD diyot bağlanır. Yük Rl ve şönt kapasitör Cout diyotun diğer terminaline bağlanır.

Transistör VT, kıyıcı devresi açıklanırken biraz daha yukarıda açıklandığı gibi, ayarlanabilir görev döngüsü D ile kararlı bir frekans kontrol sinyali üreten bir kontrol devresi tarafından kontrol edilir (Şekil 3). Diyot VD, doğru zamanda yükü anahtar transistörden engeller.

Anahtar transistör açıkken, şemaya göre bobin L'nin çıkışı, güç kaynağının Uin negatif kutbuna bağlanır. Güç kaynağından artan akım (endüktansın etkisini etkiler) bobin ve açık transistörden akar, bobinde enerji birikir.

Bu sırada, VD diyotu, yükü ve çıkış kapasitörünü anahtarlama devresinden bloke eder, böylece çıkış kapasitörünün açık transistör üzerinden boşalmasını önler. Bu andaki yük, Cout kondansatöründe depolanan enerji tarafından desteklenmektedir. Doğal olarak, çıkış kapasitöründeki voltaj düşer.

Çıkış voltajı belirtilenden biraz daha düşük olur olmaz (kontrol devresinin ayarları tarafından belirlenir), anahtar transistör VT kapanır ve indüktörde depolanan enerji, yükü besleyen diyot VD aracılığıyla kapasitör Cout'u yeniden şarj eder. . Bu durumda, bobin L'nin kendi kendine endüksiyonlu EMF'si giriş voltajına eklenir ve yüke aktarılır, bu nedenle çıkış voltajı giriş voltajından daha büyüktür.

Çıkış voltajı ayarlanan stabilizasyon seviyesine ulaştığında, kontrol devresi transistör VT'yi açar ve işlem enerji biriktirme aşamasından itibaren tekrarlanır.

Evrensel dönüştürücüler - SEPIC (tek uçlu birincil indüktör dönüştürücü veya asimetrik olarak yüklenmiş birincil indüktörlü bir dönüştürücü).

Bu tür dönüştürücüler, esas olarak yükün gücü az olduğunda ve giriş voltajı, çıkış voltajına göre yukarı veya aşağı değiştiğinde kullanılır.

Şekil 7. SEPIC dönüştürücünün fonksiyonel şeması

Şekil 6'da gösterilen yükseltici dönüştürücü devresine çok benzer, ancak ek elemanlara sahiptir: bir kapasitör C1 ve bir bobin L2. Dönüştürücünün voltaj düşürme modunda çalışmasını sağlayan bu elemanlardır.

SEPIC dönüştürücüler, giriş voltajının geniş bir aralıkta değiştiği durumlarda kullanılır. Bir örnek 4V-35V ila 1.23V-32V Boost Buck Voltaj Arttırma/Azaltma Dönüştürücü Regülatörüdür. Bu isim altında, Çin mağazalarında devresi Şekil 8'de gösterilen bir dönüştürücü satılmaktadır (büyütmek için resme tıklayın).

Şekil 8. SEPIC dönüştürücünün şematik diyagramı

Şekil 9, ana elemanların belirlenmesi ile kartın görünümünü göstermektedir.

Şekil 9. SEPIC dönüştürücünün görünümü

Şekil, şekil 7'ye göre ana parçaları göstermektedir. İki bobin L1 L2'nin varlığına dikkat edin. Bu işaret ile bunun bir SEPIC dönüştürücü olduğunu belirleyebilirsiniz.

Kartın giriş voltajı 4 ... 35V arasında olabilir. Bu durumda çıkış voltajı 1,23 ... 32V arasında ayarlanabilir. Dönüştürücünün çalışma frekansı 500 kHz'dir.50 x 25 x 12 mm'lik küçük boyutları ile kart, 25 watt'a kadar güç sağlar. 3A'ya kadar maksimum çıkış akımı.

Ama burada bir açıklama yapmak gerekiyor. Çıkış voltajı 10V olarak ayarlanırsa çıkış akımı 2,5A'dan (25W) yüksek olamaz. 5V çıkış voltajı ve maksimum 3A akım ile güç sadece 15W olacaktır. Buradaki ana şey aşırıya kaçmamaktır: ya izin verilen maksimum gücü aşmayın ya da izin verilen akımın ötesine geçmeyin.