Bất kỳ bộ chuyển đổi điện áp nào cũng là một thiết bị điện hoặc điện tử có khả năng thay đổi giá trị của nó theo giá trị yêu cầu. Thiết bị này đặc biệt được yêu cầu trong các tình huống cần kết nối tải với các định mức điện áp khác nhau vào mạng. Hơn nữa, họ không chỉ có thể hạ thấp giá trị của thông số này mà còn có thể tăng nó lên.
Nguyên lý hoạt động
Yêu cầu chính quyết định nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi điện áp là khả năng truyền công suất hữu ích đến đầu ra với tổn thất tối thiểu (để đảm bảo hiệu suất tối đa). Để làm điều này, họ thường sử dụng các mô-đun tiết kiệm về tổn thất, ví dụ, biến tần điện tử. Bộ biến đổi điện áp chế tạo theo mạch biến áp là thuận tiện nhất cho việc xét nguyên lý hoạt động. Bản chất hoạt động của nó như sau:
- ở đầu vào của thiết bị, điện thế đến từ máy phát điện áp xoay chiều hoặc nguồn dòng điện tương tự;
- tín hiệu có hình dạng tương tự được lấy từ đầu ra của máy biến áp (từ cuộn dây thứ cấp của nó);
- nếu cần, điện áp đầu ra xoay chiều đầu tiên được chỉnh lưu bằng một khối diode đặc biệt, và sau đó được ổn định.
Rất khó để đạt được hiệu suất mong muốn từ sơ đồ như vậy, vì một phần công suất truyền tải bị mất trong các cuộn dây của máy biến áp (do tản nhiệt).
Để có được hiệu suất cao từ thiết bị, các mạch chính hoạt động ở chế độ tiết kiệm được lắp đặt ở đầu ra của máy biến áp. Trong quá trình hoạt động của chúng, dựa trên sự chuyển đổi tốc độ cao của các bóng bán dẫn từ trạng thái đóng sang trạng thái mở, tổn thất điện năng trong các cuộn dây được giảm đáng kể.
Tự cảm ứng theo truyền thống được sử dụng trong các bộ chuyển đổi điện áp được thiết kế để hoạt động với nguồn điện cao áp. Nó được nhận ra trong các lõi ferit đầu ra khi dòng điện trong cuộn sơ cấp bị gián đoạn mạnh. Tất cả các bóng bán dẫn giống nhau được sử dụng như một bộ cắt như vậy, và điện áp xung thu được ở đầu ra sau đó được chỉnh lưu. Các mạch như vậy có thể thu được các điện thế cao có bậc vài chục kV. Chúng được sử dụng trong các mạch nguồn của các ống tia âm cực đã lỗi thời, cũng như trong các ống hình ảnh truyền hình. Trong trường hợp này, có thể thu được hiệu suất tốt (lên đến 80%).
Các lĩnh vực sử dụng
Phạm vi ứng dụng của bộ biến đổi điện áp đa vùng rất rộng rãi. Chúng thường được sử dụng cho các mục đích sau:
- trong các thiết bị tuyến tính để phân phối và truyền tải điện;
- để thực hiện các hoạt động công nghệ quan trọng như hàn, xử lý nhiệt và các hoạt động tương tự;
- khi cần cung cấp điện cho các mạch tải trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau.
Trong trường hợp đầu tiên, EMF được tạo ra tại các nhà máy điện được tăng lên với sự trợ giúp của các thiết bị này từ 6-24 kV lên 110-220 kV - ở dạng này, việc "lái" nó dọc theo dây dẫn trên một khoảng cách xa sẽ dễ dàng hơn. Tại các trạm biến áp khu vực, các thiết bị biến áp khác đã đảm bảo mức giảm của nó, đầu tiên là 10 (6,3) kV, sau đó đến 380 Volt thông thường.
Khi bảo dưỡng thiết bị công nghệ, bộ chuyển đổi điện áp được sử dụng làm hệ thống lắp đặt điện nhiệt hoặc máy biến áp hàn.
Trong ngành
Lĩnh vực áp dụng rộng rãi nhất là cung cấp thực phẩm có chất lượng cho những người tiêu dùng có kiểu dáng công nghiệp sau đây:
- thiết bị vận hành trong dây chuyền điều khiển và giám sát tự động;
- thiết bị viễn thông và thông tin liên lạc;
- một loạt các thiết bị đo điện;
- thiết bị phát thanh và truyền hình đặc biệt và những thứ tương tự.
Một chức năng đặc biệt được thực hiện bởi cái gọi là máy biến áp "cách ly" được sử dụng để cách ly các đường tải khỏi đầu vào cao áp.
Vì các bộ chuyển đổi như vậy "đóng vai trò phụ trợ", chúng thường có công suất thấp và kích thước tương đối nhỏ.
Trong cuộc sống hàng ngày, y học và công nghiệp quốc phòng
Bộ chuyển đổi điện áp được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Hầu hết các bộ nguồn được sử dụng để sạc các thiết bị gia dụng, cũng như các thiết bị phức tạp hơn như:
- Thiết bị chống sét lan truyền;
- biến tần;
- nguồn điện dự phòng, v.v.
Những thiết bị này được yêu cầu nhiều nhất trong y học, lĩnh vực quân sự, cũng như năng lượng và khoa học. Trong các ngành công nghiệp này, các yêu cầu đặc biệt "nghiêm ngặt" được đặt ra đối với chúng liên quan đến chất lượng của điện áp chuyển đổi (ví dụ: "độ tinh khiết" của hình sin).
Ưu điểm và nhược điểm
Những ưu điểm của bộ chuyển đổi điện áp bao gồm:
- khả năng kiểm soát các tham số của tín hiệu đầu ra - chuyển đổi giá trị biến đổi của nó thành một giá trị không đổi bằng cách sử dụng nguyên tắc chuyển đổi tần số;
- tính sẵn có của một tùy chọn để chuyển mạch đầu vào và đầu ra (thay đổi biên độ điện áp);
- khả năng chấp nhận của việc điều chỉnh các giá trị danh nghĩa của chúng đối với một tải cụ thể;
- tính nhỏ gọn và đơn giản trong thiết kế của các bộ chuyển đổi gia dụng, thường được sản xuất theo kiểu mô-đun hoặc gắn trên tường;
- lợi nhuận (theo công bố của các nhà sản xuất, hiệu suất của họ đạt 90%);
- dễ sử dụng và tính linh hoạt;
- khả năng truyền tải điện trên khoảng cách xa và đảm bảo hoạt động của các ngành công nghiệp đặc biệt quan trọng.
Những nhược điểm bao gồm chi phí cao và khả năng chống ẩm thấp (ngoại trừ các mô hình được thiết kế đặc biệt cho công việc trong điều kiện độ ẩm cao).
Các loại bộ chuyển đổi
- các thiết bị đặc biệt cho gia đình;
- thiết bị cao áp và cao tần;
- thiết bị xung không biến áp và biến tần;
- Bộ biến đổi điện áp một chiều;
- các thiết bị điều chỉnh.
Loại thiết bị điện tử này bao gồm các bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp.
Thiết bị gia đình
Người dùng bình thường thường xuyên phải đối mặt với loại thiết bị chuyển đổi này, vì hầu hết các kiểu máy công nghệ hiện đại đều có nguồn điện tích hợp sẵn. Các bộ nguồn liên tục (UPS) có pin tích hợp thuộc cùng một loại.
Trong một số trường hợp, bộ chuyển đổi gia dụng được chế tạo theo sơ đồ vòng đôi (biến tần).
Do sự chuyển đổi như vậy từ nguồn điện một chiều (ví dụ như pin), có thể thu được điện áp xoay chiều có giá trị tiêu chuẩn là 220 vôn ở đầu ra. Một tính năng của mạch điện tử là khả năng thu được tín hiệu thuần túy hình sin có biên độ không đổi ở đầu ra.
Các thiết bị có thể điều chỉnh
Các đơn vị này có khả năng điều chỉnh giá trị của điện áp đầu ra và làm tăng nó. Trong thực tế, thường có nhiều thiết bị cho phép bạn thay đổi dễ dàng giá trị giảm của tiềm năng đầu ra.
Trường hợp cổ điển là khi 220 vôn hoạt động ở đầu vào và điện áp không đổi có thể điều chỉnh được từ 2 đến 30 vôn sẽ thu được ở đầu ra.
Các thiết bị có khả năng điều chỉnh tốt thông số đầu ra thường được sử dụng để kiểm tra các dụng cụ đo quay số và kỹ thuật số trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu hiện đại.
Thiết bị không biến áp
Các thiết bị không biến áp (biến tần) được chế tạo trên nguyên tắc điện tử, liên quan đến việc sử dụng một mô-đun điều khiển riêng biệt. Một bộ biến tần được sử dụng như một liên kết trung gian trong chúng đưa tín hiệu đầu ra về dạng thuận tiện cho việc chỉnh lưu. Trong các mẫu thiết bị biến tần hiện đại thường được lắp đặt các bộ vi điều khiển khả trình, điều này làm tăng đáng kể chất lượng điều khiển chuyển đổi.
Các thiết bị cao áp được đại diện bởi các máy biến áp trạm đã được mô tả, chúng làm tăng và giảm điện áp truyền tải theo các tỷ lệ mong muốn.
Khi truyền năng lượng qua các đường dây cao áp và quá trình biến đổi sau đó, chúng cố gắng giảm tổn thất tính bằng watt đến mức tối thiểu.
Nhóm này cũng bao gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu để điều khiển chùm tia trong ống truyền hình (kinescope).
