ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าใด ๆ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเปลี่ยนค่าได้ตามค่าที่ต้องการ อุปกรณ์นี้มีความต้องการเป็นพิเศษในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องเชื่อมต่อโหลดที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่างกันกับเครือข่าย ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันไม่เพียงแต่ลดค่าของพารามิเตอร์นี้ลงเท่านั้น แต่ยังเพิ่มค่าได้อีกด้วย
หลักการทำงาน
ข้อกำหนดหลักที่กำหนดหลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าคือความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานที่มีประโยชน์ไปยังเอาต์พุตโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด (เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุด) ในการทำเช่นนี้ พวกเขามักจะใช้โมดูลที่ประหยัดในแง่ของการสูญเสีย เช่น อินเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องแปลงแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นตามวงจรหม้อแปลงเป็นวิธีที่สะดวกที่สุดในการพิจารณาหลักการทำงาน สาระสำคัญของการทำงานมีดังนี้:
- ที่อินพุตของอุปกรณ์ศักยภาพนั้นมาจากเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหรือแหล่งกระแสที่คล้ายกัน
- สัญญาณที่มีรูปร่างคล้ายคลึงกันถูกนำมาจากเอาต์พุตของหม้อแปลง (จากขดลวดทุติยภูมิ)
- หากจำเป็น แรงดันไฟขาออกสลับจะถูกแก้ไขก่อนโดยหน่วยไดโอดพิเศษก่อนแล้วจึงทำให้เสถียร
เป็นการยากมากที่จะบรรลุประสิทธิภาพตามที่ต้องการจากโครงร่างดังกล่าว เนื่องจากส่วนหนึ่งของกำลังส่งจะหายไปในขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า (เนื่องจากการกระจายความร้อน)
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงจากอุปกรณ์มีการติดตั้งวงจรสำคัญที่เอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งทำงานในโหมดประหยัด เมื่อทำงานตามการสลับความเร็วสูงของทรานซิสเตอร์จากสถานะปิดเป็นสถานะเปิด การสูญเสียพลังงานในขดลวดจะลดลงอย่างมาก
การเหนี่ยวนำตนเองมักใช้ในตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับแหล่งจ่ายไฟแรงสูง มันรับรู้ในแกนเฟอร์ไรท์เอาต์พุตที่มีการหยุดชะงักของกระแสในขดลวดปฐมภูมิ ทรานซิสเตอร์เดียวกันทั้งหมดถูกใช้เป็นชอปเปอร์ จากนั้นแรงดันพัลส์ที่ได้รับที่เอาต์พุตจะได้รับการแก้ไข วงจรดังกล่าวทำให้ได้รับศักยภาพสูงในลำดับหลายสิบ kV ใช้ในวงจรไฟฟ้าของหลอดรังสีแคโทดที่ล้าสมัยแล้ว เช่นเดียวกับในหลอดภาพโทรทัศน์ ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะได้รับประสิทธิภาพที่ดี (มากถึง 80%)
พื้นที่ใช้งาน
ขอบเขตของการใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบหลายโซนนั้นกว้างขวางมาก พวกเขาจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:
- ในอุปกรณ์เชิงเส้นสำหรับจำหน่ายและส่งไฟฟ้า
- สำหรับการดำเนินการทางเทคโนโลยีที่สำคัญ เช่น การเชื่อม การอบชุบด้วยความร้อน และอื่นๆ
- เมื่อจำเป็นต้องจ่ายไฟเพื่อโหลดวงจรในด้านเทคโนโลยีต่างๆ
ในกรณีแรก EMF ที่สร้างขึ้นที่โรงไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์เหล่านี้ตั้งแต่ 6-24 kV เป็น 110-220 kV - ในรูปแบบนี้จะง่ายกว่าที่จะ "ขับ" ตามสายไฟในระยะทางไกล ที่สถานีย่อยในระดับภูมิภาค อุปกรณ์หม้อแปลงอื่น ๆ อยู่แล้วจะรับประกันการลดลงก่อนเป็น 10 (6.3) kV จากนั้นไปที่ 380 โวลต์ตามปกติ
เมื่อให้บริการอุปกรณ์เทคโนโลยี ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าจะใช้เป็นการติดตั้งไฟฟ้าความร้อนหรือหม้อแปลงเชื่อม
ในอุตสาหกรรม
ขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางที่สุดคือการจัดหาอาหารที่มีคุณภาพสำหรับการออกแบบอุตสาหกรรมของผู้บริโภคดังต่อไปนี้:
- อุปกรณ์ที่ทำงานในสายควบคุมและตรวจสอบอัตโนมัติ
- อุปกรณ์โทรคมนาคมและการสื่อสาร
- เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่หลากหลาย
- อุปกรณ์วิทยุและโทรทัศน์พิเศษและอื่นๆ
ฟังก์ชั่นพิเศษดำเนินการโดยหม้อแปลงที่เรียกว่า "การแยก" ที่ใช้ในการแยกสายโหลดออกจากอินพุตแรงดันสูง
เนื่องจากตัวแปลงดังกล่าว "มีบทบาทเสริม" จึงมักมีพลังงานต่ำและมีขนาดค่อนข้างเล็ก
ในชีวิตประจำวัน อุตสาหกรรมการแพทย์และการป้องกันภัย
ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน อุปกรณ์จ่ายไฟส่วนใหญ่ใช้สำหรับชาร์จเครื่องใช้ในครัวเรือน รวมถึงอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น:
- อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก;
- อินเวอร์เตอร์;
- แหล่งจ่ายไฟสำรอง ฯลฯ
อุปกรณ์เหล่านี้เป็นที่ต้องการมากที่สุดในด้านการแพทย์ วงการทหาร ตลอดจนด้านพลังงานและวิทยาศาสตร์ ในอุตสาหกรรมเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อกำหนดที่ "เข้มงวด" เกี่ยวกับคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าที่แปลงแล้ว (เช่น "ความบริสุทธิ์" ของไซนัส)
ข้อดีข้อเสีย
ข้อดีของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า ได้แก่ :
- ความสามารถในการควบคุมพารามิเตอร์ของสัญญาณเอาต์พุต - แปลงค่าตัวแปรเป็นค่าคงที่โดยใช้หลักการแปลงความถี่
- ความพร้อมใช้งานของตัวเลือกสำหรับการสลับวงจรอินพุตและเอาต์พุต (แปรผันตามความกว้างของแรงดันไฟฟ้า)
- การยอมรับในการปรับค่าเล็กน้อยสำหรับการโหลดเฉพาะ
- ความกะทัดรัดและความเรียบง่ายของการออกแบบตัวแปลงสำหรับใช้ในครัวเรือนซึ่งมักจะผลิตในรุ่นโมดูลาร์หรือแบบติดผนัง
- ความสามารถในการทำกำไร (ตามคำชี้แจงของผู้ผลิตประสิทธิภาพถึง 90%);
- ใช้งานง่ายและเก่งกาจ
- ความเป็นไปได้ของการส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลและรับรองการทำงานของอุตสาหกรรมที่สำคัญโดยเฉพาะ
ข้อเสีย ได้แก่ ค่าใช้จ่ายสูงและทนต่อความชื้นต่ำ (ยกเว้นรุ่นที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับงานในสภาวะที่มีความชื้นสูง)
ตัวแปลงต่างๆ
- อุปกรณ์พิเศษสำหรับบ้าน
- อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงและความถี่สูง
- อุปกรณ์พัลส์แบบไม่มีหม้อแปลงและอินเวอร์เตอร์
- ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง;
- อุปกรณ์ที่ปรับได้
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทนี้รวมถึงตัวแปลงกระแสเป็นแรงดัน
เครื่องใช้ในบ้าน
ผู้ใช้ทั่วไปมักเจออุปกรณ์แปลงประเภทนี้เนื่องจากเทคโนโลยีสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีแหล่งจ่ายไฟในตัว เครื่องสำรองไฟ (UPS) ที่มีแบตเตอรี่ในตัวอยู่ในประเภทเดียวกัน
ในบางกรณี ตัวแปลงในครัวเรือนถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบวงแหวนคู่ (อินเวอร์เตอร์)
เนื่องจากการแปลงจากแหล่งจ่ายกระแสตรง (เช่น แบตเตอรี่) สามารถรับแรงดันไฟสลับที่ค่ามาตรฐาน 220 โวลต์ที่เอาต์พุตได้ คุณสมบัติของวงจรอิเล็กทรอนิกส์คือความเป็นไปได้ในการรับสัญญาณไซน์อย่างหมดจดของแอมพลิจูดคงที่ที่เอาต์พุต
อุปกรณ์ที่ปรับได้
หน่วยเหล่านี้มีความสามารถในค่าแรงดันไฟขาออกและเพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติมักมีอุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนค่าที่ลดลงของศักยภาพการส่งออกได้อย่างราบรื่น
กรณีคลาสสิกคือเมื่อ 220 โวลต์กระทำที่อินพุตและได้แรงดันคงที่ที่ปรับได้ 2 ถึง 30 โวลต์ที่เอาต์พุต
อุปกรณ์ที่มีการปรับพารามิเตอร์เอาต์พุตแบบละเอียดมักใช้ในการทดสอบหน้าปัดและเครื่องมือวัดแบบดิจิทัลในห้องปฏิบัติการวิจัยสมัยใหม่
อุปกรณ์ไม่มีหม้อแปลง
ยูนิตไร้หม้อแปลงไฟฟ้า (อินเวอร์เตอร์) สร้างขึ้นบนหลักการทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้โมดูลควบคุมแยกต่างหาก ตัวแปลงความถี่ถูกใช้เป็นลิงค์กลางซึ่งนำสัญญาณเอาต์พุตไปยังรูปแบบที่สะดวกสำหรับการแก้ไข ในตัวอย่างอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ที่ทันสมัยมักติดตั้งไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งช่วยเพิ่มคุณภาพของการควบคุมการแปลงอย่างมีนัยสำคัญ
อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงแสดงโดยหม้อแปลงของสถานีที่อธิบายไว้แล้วซึ่งเพิ่มและลดแรงดันไฟส่งในอัตราส่วนที่ต้องการ
เมื่อถ่ายโอนพลังงานผ่านสายไฟฟ้าแรงสูงและการเปลี่ยนแปลงที่ตามมา พวกเขามุ่งมั่นที่จะลดการสูญเสียพลังงานเป็นวัตต์ให้เหลือน้อยที่สุด
คลาสนี้ยังรวมถึงอุปกรณ์ที่สร้างสัญญาณเพื่อควบคุมลำแสงในหลอดโทรทัศน์ (kinescope)
