Ključna razlika – napetostni pretvornik proti transformatorju
V praksi se napetost napaja iz številnih diferenčnih virov, pogosto iz električnega omrežja. Ti viri napetosti, bodisi izmenični ali enosmerni, imajo določeno ali standardno vrednost napetosti (na primer 230 V v izmeničnem omrežju in 12 V enosmernega toka v avtomobilskem akumulatorju). Vendar pa električne in elektronske naprave v resnici ne delujejo v teh specifičnih napetostih; narejeni so tako, da delujejo na tej napetosti z metodo pretvorbe napetosti v napajalniku. Napetostni pretvorniki in transformatorji sta dve vrsti metod, ki izvajata to pretvorbo napetosti. Ključna razlika med napetostnim pretvornikom in transformatorjem je v tem, da transformator lahko pretvarja samo izmenične napetosti, medtem ko so napetostni pretvorniki narejeni za pretvorbo med obema vrstama napetosti.
Kaj je transformer?
Transformator transformira časovno spremenljivo napetost, običajno sinusno izmenično napetost. Deluje na principu elektromagnetne indukcije.
Slika 01: Transformator
Kot je prikazano na zgornji sliki, sta dve prevodni (običajno bakreni) tuljavi, primarna in sekundarna, naviti okoli skupnega feromagnetnega jedra. V skladu s Faradayevim zakonom indukcije spreminjajoča se napetost na primarni tuljavi povzroči časovno spremenljiv tok, ki teče okoli jedra. To ustvari časovno spremenljivo magnetno polje in magnetni tok se prenese skozi jedro v sekundarno tuljavo. Časovno spremenljiv tok ustvari časovno spremenljiv tok v sekundarni tuljavi in posledično časovno spremenljivo napetost na sekundarni tuljavi.
V idealni situaciji, ko ne pride do izgube moči, je vhodna moč na primarni strani enaka izhodni moči na sekundarni strani. Torej
IpVp =IsVs
Tudi
Ip/Is=Ns/N p
To naredi razmerje pretvorbe napetosti enako razmerju števila obratov.
VsVp=Ns/Np
Na primer, transformator 230V/12V ima pretvorno razmerje 230/12 primarnega na sekundarnega.
Pri prenosu električne energije je treba ustvarjeno napetost v elektrarni povečati, da bo prenosni tok nizek, s čimer bodo izgube moči nizke. Na razdelilnih postajah in razdelilnih postajah se napetost zniža na distribucijski nivo. Pri končni uporabi, kot je LED žarnica, je treba omrežno izmenično napetost pretvoriti v približno 12-5 V DC. Povečevalni transformatorji in padajoči transformatorji se uporabljajo za zvišanje in znižanje napetosti primarne strani v sekundarno.
Kaj je pretvornik napetosti?
Pretvorbo napetosti je mogoče izvesti v številnih oblikah, kot so AC v DC, DC v AC, AC v AC in DC v DC. Vendar se pretvorniki DC v AC običajno imenujejo pretvorniki. Kljub temu vsi ti pretvorniki in inverterji niso enokomponentne enote kot transformatorji, ampak so elektronska vezja. Uporabljajo se kot različne napajalne enote.
Pretvorniki AC v DC
To so najpogostejši tipi napetostnih pretvornikov. Uporabljajo se v napajalnih enotah številnih naprav za pretvorbo izmenične omrežne napetosti v enosmerno za elektronsko vezje.
Pretvornik ali inverter DC v AC
Ti se večinoma uporabljajo pri pridobivanju rezervne energije iz baterijskih bank in solarnih fotovoltaičnih sistemov. Enosmerna napetost fotonapetostnih plošč ali baterij se spremeni v izmenično napetost za napajanje omrežnega električnega sistema hiše ali poslovne zgradbe.
Slika 02: Preprost pretvornik DC v AC
Pretvornik AC v AC
Ta vrsta napetostnega pretvornika se uporablja kot potovalni napajalnik; uporabljajo se tudi v napajalnih enotah aparatov, izdelanih za več držav. Ker nekatere države, kot sta ZDA in Japonska, uporabljajo 100–120 V v nacionalnem omrežju, nekatere, kot sta Združeno kraljestvo in Avstralija, pa 220–240 V, proizvajalci elektronskih naprav, kot so televizorji, pralni stroji itd., uporabljajo to vrsto napetostnih pretvornikov za spreminjanje napetosti omrežje na ustrezno izmenično napetost, preden se v sistemu pretvori v enosmerno. Popotniki, ki gredo iz ene države v drugo, bodo morda potrebovali potovalne adapterje za različne države, da bodo svoje prenosnike in mobilne polnilnike prilagodili napetosti v omrežju države.
Pretvornik DC v DC
Ta vrsta napetostnih pretvornikov se uporablja v napajalnikih za vozila za poganjanje mobilnih polnilnikov in drugih elektronskih sistemov na akumulatorju vozila. Ker baterija običajno proizvede 12 V DC, bodo naprave morda morale spremeniti napetost s 5 V na 24 V DC, odvisno od zahteve.
Topologija, uporabljena v teh pretvornikih in inverterjih, se lahko razlikuje od enega do drugega. Tam lahko uporabljajo tudi transformatorje za pretvorbo visoke napetosti v nižjo. Na primer, v linearnem enosmernem napajalniku se transformator uporablja na vhodu za znižanje izmeničnega omrežja na želeno raven. Obstajajo pa tudi aplikacije brez transformatorjev. V topologiji brez transformatorja se enosmerna napetost (bodisi iz vhoda bodisi pretvorjena iz izmenične) vklaplja in izklaplja, da ustvari visokofrekvenčni impulzni –DC signal. Razmerje med vklopom in izklopom določa nivo izhodne enosmerne napetosti. To lahko štejemo za postopno preobrazbo. Poleg tega se za pretvorbo te pulzirajoče enosmerne napetosti v želeno višjo ali nižjo napetost uporabljajo pretvorniki za zniževanje, ojačevalni pretvorniki in ojačevalni pretvorniki. Te vrste pretvornikov so izključno elektronska vezja, sestavljena iz tranzistorjev, induktorjev in kondenzatorjev.
Vendar so zasnove, ki vključujejo vezja brez transformatorjev in stikalne napajalnike, ki uporabljajo sorazmerno manjše transformatorje, cenejše za proizvodnjo. Poleg tega je njihova učinkovitost večja, velikost in teža pa manjši.
Kakšna je razlika med napetostnim pretvornikom in transformatorjem?
Napetostni pretvornik proti transformatorju |
|
| Obstajajo različne vrste napetostnih pretvornikov za izvajanje pretvorb med enosmerno in izmenično napetostjo. | Transformatorji se uporabljajo samo za pretvorbo izmeničnih napetosti; ne morejo delovati v enosmernem toku. |
| Komponente | |
| Napetostni pretvorniki so elektronska vezja, včasih opremljena tudi s transformatorji. | Transformatorji so sestavljeni iz bakrenih tuljav, sponk in feritnih jeder; je samostojna naprava. |
| Princip delovanja | |
| Večina napetostnih pretvornikov deluje na elektronskih principih in preklapljanju polprevodnikov. | Osnovni princip delovanja transformatorja je elektromagnetizem. |
| Učinkovitost | |
| Napetostni pretvorniki imajo sorazmerno večji izkoristek zaradi nizkega ustvarjanja toplote med preklapljanjem polprevodnikov. | Transformatorji so manj učinkoviti, saj se soočajo z več izgubami električne energije, vključno z veliko proizvodnjo toplote zaradi bakra. |
| Aplikacije | |
| Napetostni pretvorniki se večinoma uporabljajo v prenosnih napravah, kot so napajalniki, potovalni adapterji itd., saj so lažji in manjši. | Transformatorji se uporabljajo v številnih aplikacijah, tudi v napetostnih pretvornikih. Če pa je treba pretvoriti višje napetosti, je treba uporabiti velike transformatorje. |
Povzetek – Napetostni pretvornik proti transformatorju
Transformatorji in napetostni pretvorniki so dve vrsti naprav za pretvornike moči. Medtem ko je transformator samostojna enotna naprava, so napetostni pretvorniki elektronska vezja, sestavljena iz polprevodnikov, induktorjev, kondenzatorjev in včasih celo transformatorjev. Napetostne pretvornike je mogoče uporabiti z enosmernim ali izmeničnim vhodom za pretvorbo v izmenični ali enosmerni tok. Toda transformatorji imajo lahko samo vhod izmenične napetosti. To je glavna razlika med napetostnim pretvornikom in transformatorjem.
Prenesite PDF različico Voltage Converter vs Transformer
Lahko prenesete različico PDF tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombami o citatih. Prenesite PDF različico tukaj. Razlika med pretvornikom napetosti in transformatorjem.
