Ключова разлика – преобразувател на напрежение срещу трансформатор
На практика напрежението се доставя от много различни източници, често от електрическата мрежа. Тези източници на напрежение, AC или DC, имат специфична или стандартна стойност на напрежението (например 230 V в мрежата с променлив ток и 12 V DC в автомобилен акумулатор). Въпреки това, електрическите и електронните устройства не работят наистина при тези специфични напрежения; те са направени да работят на това напрежение чрез метод за преобразуване на напрежението в захранването. Преобразувателите на напрежение и трансформаторите са два вида методи, които извършват това преобразуване на напрежение. Ключовата разлика между преобразувателя на напрежение и трансформатора е, че трансформаторът може да преобразува само променливотоково напрежение, докато преобразувателите на напрежение са направени да преобразуват между двата вида напрежения.
Какво е трансформатор?
Трансформатор преобразува променливо във времето напрежение, обикновено синусоидално AC напрежение. Работи на принципите на електромагнитната индукция.
Фигура 01: Трансформатор
Както е изобразено на фигурата по-горе, две проводими (обикновено медни) намотки, първична и вторична, са навити около обща феромагнитна сърцевина. Съгласно закона за индукция на Фарадей, променливото напрежение на първичната намотка произвежда променлив във времето ток, който тече около сърцевината. Това създава променящо се във времето магнитно поле и магнитният поток се прехвърля през ядрото към вторичната намотка. Променливият във времето поток създава променлив във времето ток във вторичната намотка и следователно променливо във времето напрежение на вторичната намотка.
В идеална ситуация, когато няма загуба на мощност, входящата мощност към първичната страна е равна на изходната мощност на вторичната. Така, IpVp =IsVs
Също така, Ip/Is=Ns/N p
Това прави коефициента на преобразуване на напрежението равен на съотношението на броя на завъртанията.
VsVp=Ns/Np
Например, трансформатор 230V/12V има коефициент на въртене 230/12 първичен към вторичен.
При преноса на електроенергия, генерираното напрежение в електроцентралата трябва да се повиши, за да бъде нисък токът на предаване, като по този начин се намаляват загубите на мощност. В подстанциите и разпределителните станции напрежението се понижава до нивото на разпределението. При крайно приложение като LED крушка, мрежовото AC напрежение трябва да се преобразува в около 12-5V DC. Повишаващи трансформатори и понижаващи трансформатори се използват съответно за повишаване и понижаване на напрежението на първичната страна във вторичното.
Какво е преобразувател на напрежение?
Преобразуването на напрежение може да бъде извършено в много форми, като AC към DC, DC към AC, AC към AC и DC към DC. Въпреки това преобразувателите DC към AC обикновено се наричат инвертори. Въпреки това, всички тези преобразуватели и инвертори не са еднокомпонентни единици като трансформаторите, а са електронни схеми. Те се използват като различни захранващи блокове.
AC към DC конвертори
Това са най-разпространеният тип преобразуватели на напрежение. Те се използват в захранващи блокове на много уреди за преобразуване на променливотоково мрежово напрежение в постоянно напрежение за електронните схеми.
DC към AC конвертор или инвертор
Те се използват най-вече при генериране на резервна енергия от батерии и слънчеви фотоволтаични системи. DC напрежението на PV панелите или батериите се инвертира в AC напрежение за захранване на електрическата мрежа на къщата или търговската сграда.
Фигура 02: Прост преобразувател DC към AC
AC към AC конвертор
Този тип преобразувател на напрежение се използва като адаптери за пътуване; те се използват и в захранващи блокове на уреди, произведени за различни страни. Тъй като някои страни като САЩ и Япония използват 100-120 V в националната мрежа, а някои като Обединеното кралство и Австралия използват 220-240 V, производителите на електронни уреди като телевизори, перални и др. използват този тип преобразуватели на напрежение, за да променят напрежението на мрежата към съответстващо AC напрежение, преди да се преобразува в DC в системата. Пътуващите, които пътуват от една страна в друга, може да се нуждаят от адаптери за пътуване за различни държави, за да накарат своите лаптопи и мобилни зарядни устройства да се адаптират към напрежението на мрежата на страната.
DC към DC конвертор
Този тип преобразуватели на напрежение се използват в адаптери за захранване на превозни средства за захранване на мобилни зарядни устройства и други електронни системи на батерията на превозното средство. Тъй като батерията обикновено произвежда 12V DC, може да се наложи устройствата да променят напрежението от 5V на 24V DC в зависимост от изискванията.
Топологията, използвана в тези преобразуватели и инвертори, може да е различна от един до друг. Там те могат да използват и трансформатори за преобразуване на високо напрежение в по-ниско. Например, в линейно захранване с постоянен ток трансформатор се използва на входа за понижаване на AC мрежата до желаното ниво. Но има и приложения без трансформатор. В топологията без трансформатор постояннотоковото напрежение (или от входа, или преобразувано от променлив ток) се включва и изключва, за да се създаде високочестотен импулсен -DC сигнал. Съотношението време за включване/изключване определя нивото на изходното постоянно напрежение. Това може да се счита за понижаваща се трансформация. В допълнение, преобразуватели на понижаване, преобразуватели на усилване и преобразуватели на усилване на понижаване се използват за преобразуване на това пулсиращо постоянно напрежение в желано по-високо или по-ниско напрежение. Този тип преобразуватели са само електронни схеми, съставени от транзистори, индуктори и кондензатори.
Въпреки това, дизайните, включващи вериги без трансформатори и импулсни захранвания, които използват сравнително по-малки трансформатори, са по-евтини за производство. Освен това тяхната ефективност е по-висока, а размерът и теглото са по-малки.
Каква е разликата между преобразувател на напрежение и трансформатор?
Преобразувател на напрежение срещу трансформатор |
|
| Има различни видове преобразуватели на напрежение за извършване на преобразувания между DC и AC напрежения. | Трансформаторите се използват само за преобразуване на променливи напрежения; те не могат да работят на постоянен ток. |
| Компоненти | |
| Преобразувателите на напрежение са електронни схеми, понякога оборудвани и с трансформатори. | Трансформаторите са съставени от медни бобини, клеми и феритни сърцевини; това е самостоятелно устройство. |
| Принцип на работа | |
| Повечето преобразуватели на напрежение работят на електронни принципи и превключване на полупроводници. | Основният принцип на работа на трансформатора е електромагнетизмът. |
| Ефективност | |
| Преобразувателите на напрежение имат сравнително по-висока ефективност поради ниското генериране на топлина по време на превключване на полупроводници. | Трансформаторите са по-малко ефективни, тъй като се сблъскват с няколко загуби на мощност, включително високо генериране на топлина поради медта. |
| Приложения | |
| Преобразувателите на напрежение се използват предимно в преносими устройства като захранващи адаптери, адаптери за пътуване и т.н., тъй като са по-леки и по-малки. | Трансформаторите се използват в много приложения, дори в преобразуватели на напрежение. Въпреки това, ако трябва да се преобразуват по-високи напрежения, трябва да се използват големи трансформатори. |
Обобщение – Преобразувател на напрежение срещу трансформатор
Трансформаторите и преобразувателите на напрежение са два вида преобразуватели на мощност. Докато трансформаторът е самостоятелно устройство, преобразувателите на напрежение са електронни схеми, съставени от полупроводници, индуктори, кондензатори и понякога дори трансформатори. Преобразувателите на напрежение могат да се използват с DC или AC вход за преобразуването им в AC или DC. Но трансформаторите могат да имат вход само за променливотоково напрежение. Това е основната разлика между преобразувателя на напрежение и трансформатора.
Изтеглете PDF версия на Преобразувател на напрежение срещу трансформатор
Можете да изтеглите PDF версия на тази статия и да я използвате за офлайн цели според бележките за цитиране. Моля, изтеглете PDF версия тук Разлика между преобразувател на напрежение и трансформатор.
