Die Funktion der Umwandlung von Elektrizität in den Spannungsparameter kann von verschiedenen Geräten wie Generatoren, Ladegeräten und Transformatorgeräten ausgeführt werden. Sie alle sind bis zu einem gewissen Grad in der Lage, die Eigenschaften von Energie zu verändern, aber nicht immer rechtfertigt sich ihr Einsatz in Bezug auf technische und ergonomische Qualitäten. Das liegt unter anderem daran, dass die Aufgabe der Stromumwandlung für die meisten Regler keine zentrale ist – jedenfalls, wenn wir sowohl von Gleich- als auch von Wechselstrom sprechen. Es sind diese Einschränkungen, die Hersteller von Elektrogeräten motiviert haben, einen Sch altwandler zu entwickeln, der im Vergleich zu seiner kompakten Größe und Spannungsstabilisierungsgenauigkeit gut abschneidet.
Geräteerkennung
Zahlreiche funktechnische Geräte, Automatisierungs- und Kommunikationsmittel kommen selten ohne ein- und dreiphasige Leistungsgeräte zur Stromwandlung im Bereich von Einheiten bis zu Hunderten von Voltampere aus. Impulsgeräte werden für engere Aufgaben verwendet. Ein elektrischer Impulswandler ist ein Gerät, dastransformiert die Spannung in kleinen Zeitintervallen mit einer Dauer in der Größenordnung von 1-2 µm/sec. Die Spannungsimpulse haben eine rechteckige Form und wiederholen sich mit einer Frequenz von 500–20.000 Hz.
Herkömmliche spannungseinstellbare Wandler steuern normalerweise den Widerstandswert des Geräts. Es kann ein Thyristor oder ein Transistor sein, durch den ständig Strom fließt. Es ist seine Energie, die dazu führt, dass sich das Steuergerät erwärmt, wodurch ein Teil der Leistung verloren geht. Vor diesem Hintergrund erscheint ein Pulsspannungskonverter hinsichtlich seiner technischen und betrieblichen Eigenschaften attraktiver, da sein Design ein Minimum an Teilen vorsieht, was zu einer Verringerung elektrischer Störungen führt. Das Einstellelement des Konverters ist ein Schlüssel, der in verschiedenen Modi arbeitet - beispielsweise in einem offenen und geschlossenen Zustand. Und in beiden Fällen wird während des Betriebs ein Minimum an thermischer Energie freigesetzt, was auch die Leistung der Geräte erhöht.
Wechselrichterzuordnung
Überall dort, wo eine Änderung der Stromparameter erforderlich ist, werden Impulstransformatoren in der einen oder anderen Betriebskonfiguration eingesetzt. In der ersten Phase ihrer weiten Verbreitung wurden sie vor allem in der Pulstechnik eingesetzt - zum Beispiel in Triodengeneratoren, Gaslasern, Magnetrons und differenzierenden Funkgeräten. Als sich das Gerät verbesserte, wurden sie in den meisten typischen Vertretern elektrischer Geräte verwendet. Und das war es nicht unbedingtspezialisierte Ausrüstung. Auch hier kann ein Impulsumsetzer in unterschiedlichen Ausführungen insbesondere in Computern und Fernsehern vorhanden sein.
Eine weitere, aber weniger bekannte Funktion von Transformatoren dieser Art ist die Schutzfunktion. Die Impulsregelung an sich kann als Schutzmaßnahme betrachtet werden, die Ziele der Anpassung von Spannungsparametern sind jedoch zunächst unterschiedlich. Dennoch sorgen spezielle Modifikationen für einen Geräteschutz gegen Kurzschluss unter Last. Dies gilt insbesondere für Geräte, die im Leerlauf betrieben werden. Es gibt auch Pulsgeräte, die eine Überhitzung und übermäßige Spannungserhöhungen verhindern.
Design des Geräts
Der Wandler besteht aus mehreren Wicklungen (mindestens zwei). Der erste und wichtigste wird mit dem Netzwerk verbunden und der zweite wird an das Zielgerät gesendet. Wicklungen können aus Aluminium- oder Kupferlegierungen bestehen, in beiden Fällen wird jedoch in der Regel eine zusätzliche Lackisolierung verwendet. Die Drähte sind auf eine isolierende Basis gewickelt, die auf dem Kern befestigt ist - dem Magnetkreis. Bei Niederfrequenzwandlern bestehen die Kerne aus Trafostahl oder einer weichmagnetischen Legierung, bei Hochfrequenzwandlern auf Ferritbasis.
Der niederfrequente Magnetkreis selbst wird durch Plattensätze in W-, G- oder U-Form gebildet. Ferritkerne werden normalerweise in einem Stück hergestellt - solche Teile sind in Schweißwechselrichtern und galvanischen Trenntransformatoren vorhanden. Niederleistungs-Hochfrequenztransformatoren undvollständig auf den Kern verzichten, da seine Funktion von der Umgebungsluft übernommen wird. Für die Integration in elektrische Geräte ist die Gest altung des Magnetkreises durch einen Rahmen gegeben. Dies ist die sogenannte Impulsstromrichtereinheit, die mit einer Schutzabdeckung mit Markierungen und Warnschildern verschlossen ist. Wenn es während des Reparaturvorgangs erforderlich ist, das Gerät bei entfernter Abdeckung einzusch alten, erfolgt dieser Vorgang über einen Fehlerstromschutzsch alter oder einen Trenntransformator.
Wenn wir von Wandlern sprechen, die in der modernen Funk- und Elektrotechnik verwendet werden, dann gibt es einen wesentlichen Unterschied zu klassischen Spannungswandlern. Die auffälligste Reduzierung von Größe und Gewicht. Pulsgeräte können mehrere Gramm wiegen und trotzdem dieselbe Leistung erbringen.
Merkmale betrieblicher Prozesse
Wie bereits erwähnt, werden Tasten zur Stromregelung in Impulstransformatoren verwendet, die selbst zu Quellen hochfrequenter Störungen werden können. Dies ist typisch für stabilisierende Modelle, die im Stromsch altmodus arbeiten.
In den Sch altmomenten können empfindliche Strom- und Spannungsabfälle auftreten, die Bedingungen für Gegenphasen- und Gleichtaktstörungen am Ein- und Ausgang schaffen. Aus diesem Grund sieht ein Sch altnetzteil mit Stabilisatorfunktion den Einsatz von Filtern vor, die Störungen eliminieren. Um unerwünschte elektromagnetische Faktoren zu minimieren, wird der Sch alter zu Zeiten gesch altet, in denen der Sch alter keinen Strom leitet.(Wenn offen). Diese Art des Umgangs mit Störungen wird auch bei resonanten Wandlern verwendet.
Ein weiteres Merkmal der Arbeitsweise der betrachteten Geräte ist der negative Differenzwiderstand am Eingang, wenn die Spannung unter Last stabilisiert wird. Das heißt, wenn die Eingangsspannung ansteigt, nimmt der Strom ab. Dieser Faktor muss berücksichtigt werden, um die Stabilität des Konverters zu gewährleisten, der an Quellen mit hohem Innenwiderstand angeschlossen wird.
Vergleich mit linearem Konverter
Im Gegensatz zu linearen Geräten zeichnen sich Impulsadapter durch höhere Leistung, kompakte Bauform und die Möglichkeit der galvanischen Trennung von Sch altungen am Ein- und Ausgang aus. Um zusätzliche Funktionalität mit der Anbindung von Drittgeräten bereitzustellen, ist die Verwendung komplexer Verbindungsschemata nicht erforderlich. Aber es gibt auch Schwächen des Pulsumrichters im Vergleich zu linearen Transformatoren. Dazu gehören folgende Nachteile:
- Unter der Bedingung, dass sich der Eingangsstrom oder die Eingangsspannung unter Last ändert, ist das Ausgangssignal instabil.
- Das Vorhandensein des bereits erwähnten Impulsrauschens auf den Ausgangs- und Eingangskreisen.
- Nach plötzlichen Änderungen der Spannungs- und Stromparameter braucht das System länger, um sich von Transienten zu erholen.
- Risiko von Eigenschwingungen, die die Leistung des Geräts beeinträchtigen können. Darüber hinaus sind Schwankungen dieser Art nicht mit der Netzwerkinstabilität der Quelle verbunden, sondern mitKonflikte innerhalb des Stabilisierungssystems.
DC/DC-Wandler
Alle Varianten von Impulsgebern des DC/DC-Systems zeichnen sich dadurch aus, dass die Tasten bei der Übersetzung von speziellen Impulsen in Richtung des Transistors aktiviert werden. Aufgrund der wachsenden Spannung kommt es in Zukunft außerdem zu einer logischen Sperrung der Transistoren vor dem Hintergrund des Wiederaufladens des Kondensators. Dieses Merkmal unterscheidet das DC-DC-Sch altgerät von ähnlichen Geräten in unabhängigen Wechselrichteranlagen.
Typischerweise führen diese Geräte eine DC-Spannungsüberwachung unter Last durch, während sie DC-Strom in das Netz einspeisen. Diese Art der Kontrolle wird erreicht, indem die Spannung am öffentlichen Schlüssel angepasst wird. Kleine Stromwerte ermöglichen es, ein hohes Leistungsniveau festzulegen, bei dem der Wirkungsgrad 95% erreichen kann. Die Einstellung der Spitzenleistung des Systems ist ein deutliches Plus von Pulsstromwandlern, jedoch ist die Implementierung der DC-DC-Sch altung nicht in jedem Design möglich. Im Gerät soll zunächst das Kontaktnetz als Quelle fungieren – insbesondere wird dieses Prinzip bei Batterien und Akkus genutzt.
Aufwärtswandler
Mit Hilfe dieses Transformators wird die Spannung von 12 auf 220 V erhöht. Er wird in Situationen verwendet, in denen keine Quelle mit geeigneten Leistungsparametern vorhanden ist, das Gerät jedoch von einem Standard mit Strom versorgt werden muss Netzwerk. Mit anderen Worten,ein Adapter muss von einer Quelle mit einigen Eigenschaften zu einem Verbraucher mit unterschiedlichem Leistungsbedarf eingeführt werden. Schematische Darstellungen von Pulsspannungswandlern 12-220 V ermöglichen den Anschluss von Geräten, die mit einer Frequenz von 50 Hz arbeiten. Darüber hinaus sollte die Leistung des Geräts die maximale Nennleistung des Transformators nicht überschreiten. Und selbst wenn die Spannungsparameter übereinstimmen, muss der Verbraucher vor Netzüberlastungen geschützt sein. Diese Spannungskorrekturmethode hat mehrere Vorteile:
- Möglichkeit einer langen Arbeitssitzung bei maximaler Belastung ohne Unterbrechung.
- Automatische Leistungsanpassung.
- Erhöhter Wirkungsgrad gewährleistet sowohl die Stabilität der Betriebsart des Gerätes als auch die hohe Zuverlässigkeit der Funktion des Stromkreises.
Down-Down-Sch altwandler
Bei der Verwendung von niederfrequenten oder leistungsschwachen Geräten ist es ganz natürlich, dass die Spannungsanzeige abgesenkt werden muss. Diese Aufgabe tritt beispielsweise häufig beim Anschluss von Beleuchtungsgeräten auf - beispielsweise LED-Hintergrundbeleuchtung. Um den Konverter abzusenken, schließt der regulierende Sch altschlüssel, wonach er "zusätzliche" Energie akkumuliert. Eine spezielle Diode im Stromkreis lässt keinen Strom von der Versorgungsquelle zum Verbraucher zu. Gleichzeitig können Gleichrichterdioden in Selbstinduktionssystemen negative Spannungsimpulse durchlassen. Beim Betrieb von 24-12 V Pulsumrichtern ist die Ausgangsstabilisierungsfunktion besonders wichtig. Sowohl linear als auchdirekt Impulsstabilisatoren. Es ist rentabler, Geräte des zweiten Typs mit Breiten- oder Frequenzmodulation zu verwenden. Im ersten Fall wird die Dauer der Steuerimpulse korrigiert und im zweiten Fall die Häufigkeit ihres Auftretens. Es gibt auch Stabilisatoren mit gemischter Steuerung, bei denen der Bediener bei Bedarf die Konfiguration zum Einstellen von Impulsen in Frequenz und Dauer ändern kann.
Impulsbreitenumrechner
Im Arbeitsprozess wird ein Gerät verwendet, das durch Transformation Energie ansammelt. Er kann im Grundaufbau enth alten sein oder ohne Bezug zum Umrichter direkt mit der Eingangsspannung verbunden werden. Auf die eine oder andere Weise wird der Ausgang eine durchschnittliche Spannungsanzeige sein, die durch den Wert der Eingangsspannung und das Tastverhältnis der Impulse von der Sch alttaste bestimmt wird. Der Operationsverstärker verfügt über einen speziellen Rechner, der die Parameter der Ein- und Ausgangssignale auswertet und die Differenz zwischen ihnen registriert. Ist die Ausgangsspannung kleiner als die Referenzspannung, so wird ein Modulator an die Regelung angeschlossen, der die Dauer des geöffneten Zustands der Sch alttaste relativ zur Zeit des Taktgebers erhöht. Wenn sich die Eingangsspannung ändert, passt der Sch altwandler den Schlüsselsteuerkreis so an, dass die Differenz zwischen der Ausgangs- und der Referenzspannung minimiert wird.
Schlussfolgerung
In Reinform ohne Anschluss von Zusatzgerätenwie Gleichrichter und Stabilisatoren werden die Funktionen des Umrichters deutlich reduziert, obwohl der Wirkungsgrad auf hohem Niveau bleibt. Zu den Transformationsgeräten, die selten ohne zusätzliche Ausrüstung auskommen, gehören Regler in AC-Netzen. Zumindest in diesem Fall müssen Sie am Eingang einen Glättungsfilter und einen Gleichrichter installieren. Umgekehrt können Pulswandler von elektrischen Gleichströmen sowohl am Eingang als auch am Ausgang ihre Hauptfunktion autark unterstützen. Aber auch in solchen Systemen ist es wichtig, dass das Gerät die Aufgabe der Spannungsstabilisierung übernehmen kann. Vergessen Sie auch nicht mögliche Störungen bei der aktiven Verwendung von Sch altsch altern im Stabilisatorsystem. In solchen nicht geerdeten Anwendungen wird empfohlen, einen Entstörfilter an den Konverterblock anzuschließen.
