Βασική διαφορά – Μετατροπέας τάσης έναντι μετασχηματιστή
Στην πράξη, η τάση τροφοδοτείται από πολλές πηγές διαφοράς, συχνά από το ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτές οι πηγές τάσης, είτε εναλλασσόμενου ρεύματος είτε συνεχούς ρεύματος, έχουν μια συγκεκριμένη ή μια τυπική τιμή τάσης (για παράδειγμα, 230 V στο δίκτυο AC και 12 V DC σε μπαταρία αυτοκινήτου). Ωστόσο, οι ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές δεν λειτουργούν πραγματικά σε αυτές τις συγκεκριμένες τάσεις. κατασκευάζονται για να λειτουργούν σε αυτήν την τάση με μια μέθοδο μετατροπής τάσης στο τροφοδοτικό. Οι μετατροπείς τάσης και οι μετασχηματιστές είναι δύο τύποι μεθόδων που εκτελούν αυτήν τη μετατροπή τάσης. Η βασική διαφορά μεταξύ του μετατροπέα τάσης και του μετασχηματιστή είναι ότι ο μετασχηματιστής μπορεί να μετατρέπει μόνο τάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος ενώ οι μετατροπείς τάσης κατασκευάζονται για μετατροπή μεταξύ των δύο τύπων τάσεων.
Τι είναι ένας μετασχηματιστής;
Ένας μετασχηματιστής μετασχηματίζει μια χρονικά μεταβαλλόμενη τάση, συνήθως μια ημιτονοειδή τάση AC. Λειτουργεί με βάση τις αρχές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
Εικόνα 01: Μετασχηματιστής
Όπως απεικονίζεται στο παραπάνω σχήμα, δύο αγώγιμα (συνήθως χάλκινα) πηνία, πρωτεύοντα και δευτερεύοντα, τυλίγονται γύρω από έναν κοινό σιδηρομαγνητικό πυρήνα. Σύμφωνα με τον νόμο επαγωγής του Faraday, η μεταβαλλόμενη τάση στο πρωτεύον πηνίο παράγει ένα χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα που τρέχει γύρω από τον πυρήνα. Αυτό παράγει ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο και η μαγνητική ροή μεταφέρεται μέσω του πυρήνα στο δευτερεύον πηνίο. Η χρονικά μεταβαλλόμενη ροή δημιουργεί ένα χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα στο δευτερεύον πηνίο και κατά συνέπεια, μια χρονικά μεταβαλλόμενη τάση στο δευτερεύον πηνίο.
Σε μια ιδανική κατάσταση όπου δεν υπάρχει απώλεια ισχύος, η ισχύς εισόδου στην κύρια πλευρά είναι ίση με την ισχύ εξόδου στη δευτερεύουσα. Έτσι, IpVp =IsVs
Επίσης, Ip/Is=Ns/N p
Αυτό καθιστά την αναλογία μετατροπής τάσης ίση με την αναλογία του αριθμού των στροφών.
VsVp=Ns/Nπ
Για παράδειγμα, ένας μετασχηματιστής 230V/12V έχει λόγο στροφής 230/12 κύριος προς δευτερεύον.
Στη μετάδοση ισχύος, η παραγόμενη τάση στο εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής θα πρέπει να αυξηθεί ώστε το ρεύμα μετάδοσης να είναι χαμηλό, με αποτέλεσμα να μειώνεται η απώλεια ισχύος. Σε υποσταθμούς και σταθμούς διανομής, η τάση μειώνεται στο επίπεδο διανομής. Σε μια τελική εφαρμογή όπως ένας λαμπτήρας LED, η τάση AC του δικτύου θα πρέπει να μετατραπεί σε περίπου 12-5V DC. Οι μετασχηματιστές κλιμάκωσης και οι μετασχηματιστές βαθμίδας χρησιμοποιούνται για την ανύψωση και μείωση της τάσης της κύριας πλευράς στη δευτερεύουσα, αντίστοιχα.
Τι είναι ένας μετατροπέας τάσης;
Η μετατροπή τάσης θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί με πολλές μορφές, όπως AC σε DC, DC σε AC, AC σε AC και DC σε DC. Ωστόσο, οι μετατροπείς DC σε AC ονομάζονται συνήθως μετατροπείς. Ωστόσο, όλοι αυτοί οι μετατροπείς και οι μετατροπείς δεν είναι μονάδες ενός συστατικού όπως οι μετασχηματιστές, αλλά είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα. Αυτά χρησιμοποιούνται ως διαφορετικές μονάδες τροφοδοσίας.
Μετατροπείς AC σε DC
Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι μετατροπέων τάσης. Αυτά χρησιμοποιούνται σε μονάδες τροφοδοσίας πολλών συσκευών για τη μετατροπή της τάσης δικτύου AC σε τάση DC για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα.
Μετατροπέας DC σε AC ή μετατροπέας
Χρησιμοποιούνται κυρίως στην εφεδρική παραγωγή ενέργειας από συσσωρευτές μπαταριών και ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα. Η τάση συνεχούς ρεύματος των φωτοβολταϊκών πάνελ ή των μπαταριών αναστρέφεται σε τάση AC για την τροφοδοσία του δικτύου ηλεκτρικού ρεύματος του σπιτιού ή ενός εμπορικού κτιρίου.
Εικόνα 02: Απλός μετατροπέας DC σε AC
Μετατροπέας AC σε AC
Αυτός ο τύπος μετατροπέα τάσης χρησιμοποιείται ως προσαρμογείς ταξιδιού. χρησιμοποιούνται επίσης σε μονάδες τροφοδοσίας συσκευών που κατασκευάζονται για πολλές χώρες. Δεδομένου ότι ορισμένες χώρες όπως οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία χρησιμοποιούν 100-120V στο εθνικό δίκτυο και κάποιες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, η Αυστραλία χρησιμοποιούν 220-240V, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών συσκευών όπως τηλεοράσεις, πλυντήρια ρούχων κ.λπ. χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο μετατροπέων τάσης για να αλλάξουν την τάση του τροφοδοτείται σε αντίστοιχη τάση εναλλασσόμενου ρεύματος πριν μετατραπεί σε DC στο σύστημα. Οι ταξιδιώτες που πηγαίνουν από τη μια χώρα στην άλλη μπορεί να χρειαστούν προσαρμογείς ταξιδιού για διαφορετικές χώρες για να προσαρμόσουν τους φορητούς υπολογιστές και τους φορτιστές κινητών τους στην τάση δικτύου της κομητείας.
Μετατροπέας DC σε DC
Αυτός ο τύπος μετατροπέων τάσης χρησιμοποιείται σε μετασχηματιστές ισχύος οχημάτων για τη λειτουργία φορτιστών κινητών και άλλων ηλεκτρονικών συστημάτων στην μπαταρία του οχήματος. Δεδομένου ότι η μπαταρία παράγει συνήθως 12V DC, οι συσκευές μπορεί να χρειαστεί να αλλάξουν την τάση από 5V σε 24V DC ανάλογα με την απαίτηση.
Η τοπολογία που χρησιμοποιείται σε αυτούς τους μετατροπείς και τους μετατροπείς ενδέχεται να διαφέρει από τον έναν στον άλλο. Εκεί, μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν μετασχηματιστές για να μετατρέψουν την υψηλή τάση σε χαμηλότερη. Για παράδειγμα, σε ένα γραμμικό τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος, ένας μετασχηματιστής χρησιμοποιείται στην είσοδο για να χαμηλώσει το δίκτυο AC στο επιθυμητό επίπεδο. Ωστόσο, υπάρχουν και εφαρμογές χωρίς μετασχηματιστή. Στην τοπολογία χωρίς μετασχηματιστή, η τάση συνεχούς ρεύματος (είτε από την είσοδο είτε μετατρέπεται από εναλλασσόμενο ρεύμα) ενεργοποιείται και απενεργοποιείται για να δημιουργήσει ένα παλμικό σήμα DC υψηλής συχνότητας. Ο λόγος χρόνου ενεργοποίησης-απενεργοποίησης καθορίζει το επίπεδο τάσης DC εξόδου. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως μετασχηματισμός σταδιακά προς τα κάτω. Επιπλέον, μετατροπείς buck, μετατροπείς ενίσχυσης και μετατροπείς buck-boost χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή αυτής της παλμικής τάσης DC σε μια επιθυμητή υψηλότερη ή χαμηλότερη τάση. Αυτοί οι τύποι μετατροπέων είναι αποκλειστικά ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούνται από τρανζίστορ, επαγωγείς και πυκνωτές.
Ωστόσο, τα σχέδια που σχετίζονται με κυκλώματα χωρίς μετασχηματιστή και τροφοδοτικά μεταγωγής που χρησιμοποιούν συγκριτικά μικρότερους μετασχηματιστές είναι φθηνότερα στην παραγωγή. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητά τους είναι υψηλότερη και το μέγεθος και το βάρος είναι μικρότερα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του μετατροπέα τάσης και του μετασχηματιστή;
Μετατροπέας τάσης έναντι μετασχηματιστή |
|
| Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μετατροπέων τάσης για την εκτέλεση μετατροπών μεταξύ τάσεων DC και AC. | Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται μόνο για τη μετατροπή εναλλασσόμενων τάσεων. δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε συνεχές ρεύμα. |
| Στοιχεία | |
| Οι μετατροπείς τάσης είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα, μερικές φορές εξοπλισμένα και με μετασχηματιστές. | Οι μετασχηματιστές αποτελούνται από πηνία χαλκού, ακροδέκτες και πυρήνες φερρίτη. είναι μια αυτόνομη συσκευή. |
| Αρχή εργασίας | |
| Οι περισσότεροι μετατροπείς τάσης λειτουργούν βάσει ηλεκτρονικών αρχών και μεταγωγής ημιαγωγών. | Η βασική αρχή της λειτουργίας του μετασχηματιστή είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός. |
| Αποτελεσματικότητα | |
| Οι μετατροπείς τάσης έχουν συγκριτικά υψηλότερη απόδοση λόγω της χαμηλής παραγωγής θερμότητας κατά την εναλλαγή ημιαγωγών. | Οι μετασχηματιστές είναι λιγότερο αποδοτικοί καθώς αντιμετωπίζουν πολλές απώλειες ισχύος, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής παραγωγής θερμότητας λόγω χαλκού. |
| Εφαρμογές | |
| Οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται κυρίως σε φορητές συσκευές όπως μετασχηματιστές ρεύματος, μετασχηματιστές ταξιδιού κ.λπ., καθώς είναι ελαφρύτεροι και μικρότεροι. | Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές, ακόμη και σε μετατροπείς τάσης. Ωστόσο, εάν πρόκειται να μετατραπούν υψηλότερες τάσεις, πρέπει να χρησιμοποιηθούν μεγάλοι μετασχηματιστές. |
Σύνοψη – Μετατροπέας τάσης έναντι μετασχηματιστή
Οι μετασχηματιστές και οι μετατροπείς τάσης είναι δύο τύποι συσκευών μετατροπέα ισχύος. Ενώ ένας μετασχηματιστής είναι μια αυτόνομη μεμονωμένη συσκευή, οι μετατροπείς τάσης είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούνται από ημιαγωγούς, επαγωγείς, πυκνωτές και μερικές φορές ακόμη και μετασχηματιστές. Οι μετατροπείς τάσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν με είσοδο DC ή AC για τη μετατροπή τους είτε σε AC είτε σε DC. Αλλά οι μετασχηματιστές μπορούν να έχουν μόνο είσοδο AC τάσεων. Αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ του μετατροπέα τάσης και του μετασχηματιστή.
Λήψη έκδοσης PDF του μετατροπέα τάσης έναντι του μετασχηματιστή
Μπορείτε να κατεβάσετε την έκδοση PDF αυτού του άρθρου και να τη χρησιμοποιήσετε για σκοπούς εκτός σύνδεσης σύμφωνα με τις σημειώσεις παραπομπών. Κάντε λήψη της έκδοσης PDF εδώ Διαφορά μεταξύ μετατροπέα τάσης και μετασχηματιστή.
