يمكن تنفيذ وظيفة تحويل الكهرباء في معامل الجهد بواسطة أجهزة مختلفة مثل المولدات والشواحن وأجهزة المحولات. إلى درجة أو بأخرى ، كلهم قادرون على تغيير خصائص الطاقة ، ولكن لا يبرر استخدامها دائمًا نفسه من حيث الصفات التقنية والمريحة. هذا يرجع جزئيًا إلى حقيقة أن مهمة تحويل التيار بالنسبة لمعظم المنظمين ليست مهمة رئيسية - على أي حال ، إذا تحدثنا عن كل من التيار المباشر والمتناوب. هذه القيود هي التي دفعت مصنعي المعدات الكهربائية إلى تطوير محول تبديل ، والذي يقارن بشكل إيجابي مع حجمه الصغير ودقة استقرار الجهد.
كشف الجهاز
العديد من أجهزة الهندسة الراديوية ووسائل الأتمتة والاتصالات نادرًا ما تستغني عن أجهزة الطاقة أحادية الطور وثلاثية الطور للتحول الحالي في النطاقات من الوحدات إلى مئات فولت أمبير. تُستخدم أجهزة النبض لمهام أضيق. المحول الكهربائي من النوع النبضي هو جهازيحول الجهد في فترات زمنية صغيرة بمدة تتراوح من 1-2 ميكرون / ثانية. نبضات الجهد مستطيلة الشكل وتتكرر بتردد من 500 إلى 20000 هرتز.
عادة ما تتحكم المحولات التقليدية القابلة لضبط الجهد في تصنيف مقاومة الجهاز. يمكن أن يكون الثايرستور أو الترانزستور الذي يتدفق من خلاله التيار باستمرار. إن طاقته هي التي تتسبب في تسخين جهاز التحكم ، بسبب فقدان جزء من الطاقة. في ظل هذه الخلفية ، يبدو محول الجهد النبضي أكثر جاذبية من حيث خصائصه الفنية والتشغيلية ، حيث يوفر تصميمه حدًا أدنى من الأجزاء ، مما يؤدي إلى انخفاض التداخل الكهربائي. يعد عنصر الضبط الخاص بالمحول مفتاحًا يعمل في أوضاع مختلفة - على سبيل المثال ، في حالة مفتوحة ومغلقة. وفي كلتا الحالتين يتم إطلاق الحد الأدنى من الطاقة الحرارية أثناء التشغيل مما يزيد أيضًا من أداء الجهاز.
مهمة العاكس
حيثما كان التغيير مطلوبًا في معلمات الكهرباء ، يتم استخدام محولات النبض في تكوين تشغيلي واحد أو آخر. في المرحلة الأولى من توزيعها الواسع ، تم استخدامها بشكل أساسي في تقنية النبض - على سبيل المثال ، في مولدات الصمامات الثلاثية ، والليزر الغازي ، والمغنيترونات ، ومعدات الراديو التفاضلية. علاوة على ذلك ، مع تحسن الجهاز ، بدأ استخدامها في معظم الممثلين النموذجيين للمعدات الكهربائية. ولم يكن ذلك بالضرورةمعدات متخصصة. مرة أخرى ، في إصدارات مختلفة ، يمكن أن يكون محول النبض موجودًا في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون ، على وجه الخصوص.
وظيفة أخرى ، ولكن أقل شهرة للمحولات من هذا النوع ، هي الحماية. في حد ذاته ، يمكن اعتبار تنظيم النبض كإجراء وقائي ، لكن أهداف ضبط معلمات الجهد مختلفة في البداية. ومع ذلك ، فإن التعديلات الخاصة توفر حماية للمعدات ضد قصر الدائرة تحت الحمل. هذا ينطبق بشكل خاص على المعدات التي تعمل في أوضاع التباطؤ. هناك أيضًا أجهزة نبضية تمنع ارتفاع درجة الحرارة وزيادة الجهد الزائد.
تصميم الجهاز
يتكون المحول من عدة لفات (اثنان على الأقل). الأول والرئيسي متصل بالشبكة ، والثاني يتم إرساله إلى الجهاز الهدف. يمكن أن تكون اللفات مصنوعة من سبائك الألومنيوم أو النحاس ، ولكن في كلتا الحالتين ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام عزل إضافي بالورنيش. يتم لف الأسلاك على قاعدة عازلة ، مثبتة على القلب - الدائرة المغناطيسية. في المحولات منخفضة التردد ، تكون النوى مصنوعة من فولاذ محول أو سبيكة مغناطيسية ناعمة ، وفي المحولات عالية التردد ، تعتمد على الفريت.
الدائرة المغناطيسية ذات التردد المنخفض نفسها تتكون من مجموعات من الألواح W أو G أو على شكل حرف U. عادة ما تصنع النوى الفريتية من قطعة واحدة - مثل هذه الأجزاء موجودة في محولات اللحام ومحولات العزل الجلفانية. محولات عالية التردد منخفضة الطاقة والاستغناء تمامًا عن النواة ، حيث يتم تنفيذ وظيفتها بواسطة بيئة الهواء. للاندماج في الأجهزة الكهربائية ، يتم توفير تصميم الدائرة المغناطيسية بواسطة إطار. هذا هو ما يسمى بوحدة محول النبض ، وهي مغلقة بغطاء واقي بعلامات وعلامات تحذير. إذا كان من الضروري أثناء عملية الإصلاح تشغيل الجهاز مع إزالة الغطاء ، يتم تنفيذ هذه العملية من خلال RCD أو محول عزل.
إذا تحدثنا عن المحولات المستخدمة في الراديو والهندسة الكهربائية الحديثة ، فسيكون هناك فرق كبير بينها وبين محولات الجهد التقليدية. أكبر انخفاض ملحوظ في الحجم والوزن. يمكن أن تزن أجهزة النبض عدة جرامات ولا تزال تؤدي نفس الأداء.
ميزات العمليات التشغيلية
كما ذكرنا سابقًا ، تُستخدم المفاتيح لتنظيم التيار في محولات النبض ، والتي يمكن أن تصبح مصادر للتداخل عالي التردد. هذا نموذجي لتحقيق الاستقرار في النماذج التي تعمل في وضع التبديل الحالي.
في لحظات التبديل ، يمكن أن تحدث قطرات حساسة للتيار والجهد ، مما يخلق ظروفًا لمقاومة الطور والوضع المشترك عند الإدخال والإخراج. لهذا السبب ، يوفر محول طاقة التبديل مع وظيفة التثبيت استخدام المرشحات التي تقضي على التداخل. لتقليل العوامل الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها ، يتم تبديل المفتاح في الأوقات التي لا يقوم فيها المفتاح بإجراء تيار.(عندما فتح). تُستخدم طريقة التعامل مع التداخل أيضًا في محولات الرنين.
ميزة أخرى لعملية تشغيل الأجهزة قيد النظر هي المقاومة التفاضلية السالبة عند الإدخال عند استقرار الجهد تحت الحمل. أي ، مع زيادة جهد الدخل ، ينخفض التيار. يجب مراعاة هذا العامل لضمان ثبات المحول المرتبط بمصادر ذات مقاومة داخلية عالية.
مقارنة مع المحول الخطي
على عكس الأجهزة الخطية ، تتميز محولات النبض بأداء أعلى وحجم مضغوط وإمكانية عزل كلفاني للدوائر عند الإدخال والإخراج. لتوفير وظائف إضافية مع ربط أجهزة الجهات الخارجية ، لا يلزم استخدام أنظمة اتصال معقدة. ولكن هناك أيضًا نقاط ضعف في محول النبض مقارنة بالمحولات الخطية. وتشمل هذه العيوب التالية:
- في حالة تغيير تيار الإدخال أو الجهد تحت الحمل ، تكون إشارة الخرج غير مستقرة.
- وجود ضوضاء النبضة التي سبق ذكرها على دوائر الإخراج والمدخل.
- بعد التغييرات المفاجئة في الجهد والبارامترات الحالية ، يستغرق النظام وقتًا أطول للتعافي من العابرين.
- مخاطر التذبذبات الذاتية التي قد تؤثر على أداء الجهاز. علاوة على ذلك ، لا ترتبط التقلبات من هذا النوع بعدم استقرار شبكة المصدر ، ولكن معالصراعات داخل مخطط الاستقرار.
محول DC / DC
تتميز جميع أنواع أجهزة الدفع لنظام DC / DC بحقيقة أن المفاتيح يتم تنشيطها أثناء ترجمة النبضات الخاصة في اتجاه الترانزستور. في المستقبل ، بسبب الجهد المتزايد ، يحدث قفل منطقي للترانزستورات ، علاوة على ذلك ، على خلفية إعادة شحن المكثف. هذه هي الميزة التي تميز جهاز التبديل DC-DC عن الأجهزة المماثلة في معدات العاكس المستقلة.
عادةً ما تقوم هذه الأجهزة بمراقبة جهد التيار المستمر تحت الحمل في عملية تزويد الشبكة بطاقة التيار المستمر. يتم تحقيق هذا النوع من التحكم عن طريق ضبط الجهد على المفتاح العام. تسمح قيم التيار الصغيرة بإصلاح مستوى عالٍ من الأداء ، حيث يمكن أن تصل الكفاءة إلى 95٪. يعد ضبط ذروة أداء النظام إضافة مهمة لمحولات التيار النبضي ، ومع ذلك ، فإن تنفيذ دائرة DC-DC غير ممكن في كل تصميم. في الجهاز ، يجب أن تعمل شبكة الاتصال في البداية كمصدر - على وجه الخصوص ، يستخدم هذا المبدأ في البطاريات والبطاريات.
دفعة المحول
بمساعدة هذا المحول ، يتم زيادة الجهد من 12 إلى 220 فولت ، ويتم استخدامه في المواقف التي لا يوجد فيها مصدر بمعلمات طاقة مناسبة ، ولكن من الضروري توفير الطاقة للجهاز من معيار شبكة الاتصال. بعبارات أخرى،يجب إدخال محول من مصدر له بعض الخصائص إلى مستهلك بمتطلبات طاقة مختلفة. تسمح التصميمات التخطيطية لمحولات الجهد النبضي 12-220 فولت بتوصيل الأجهزة التي تعمل بتردد 50 هرتز. علاوة على ذلك ، يجب ألا تتجاوز قوة الجهاز الحد الأقصى لمعدل الطاقة للمحول. وحتى في حالة تطابق معلمات الجهد ، يجب أن يتمتع الجهاز المستهلك بالحماية من الأحمال الزائدة على الشبكة. تتميز طريقة تصحيح الجهد هذه بالعديد من المزايا:
- إمكانية جلسة عمل طويلة بأقصى حمل بدون انقطاع
- ضبط خرج الطاقة التلقائي.
- زيادة الكفاءة تضمن استقرار وضع التشغيل للجهاز والموثوقية العالية لوظيفة الدائرة الكهربائية.
محول التبديل لأسفل
عند استخدام معدات منخفضة التردد أو منخفضة الطاقة ، من الطبيعي تمامًا أن تكون هناك حاجة لخفض مؤشر الجهد. على سبيل المثال ، غالبًا ما تتم مواجهة هذه المهمة عند توصيل أجهزة الإضاءة - على سبيل المثال ، الإضاءة الخلفية بمصابيح LED. لخفض المحول يغلق مفتاح التبديل المنظم ، وبعد ذلك يتراكم الطاقة "الزائدة". لا يسمح الصمام الثنائي الخاص في الدائرة بالتيار من مصدر الإمداد إلى المستهلك. في الوقت نفسه ، في أنظمة الحث الذاتي ، يمكن لثنائيات المعدل تمرير نبضات الجهد السالب. في تشغيل محولات النبض 24-12 فولت ، تكون وظيفة تثبيت الخرج مهمة بشكل خاص. كلاهما خطي ومثبتات النبضات المباشرة. من المربح استخدام أجهزة من النوع الثاني مع تعديل العرض أو التردد. في الحالة الأولى ، سيتم تصحيح مدة نبضات التحكم ، وفي الحالة الثانية ، معدل تكرار حدوثها. هناك أيضًا مثبتات ذات تحكم مختلط ، حيث يمكن للمشغل ، إذا لزم الأمر ، تغيير التكوين لضبط النبضات في التردد والمدة.
محول عرض النبض
في عملية العمل ، يتم استخدام جهاز يقوم بتجميع الطاقة نتيجة التحول. يمكن تضمينه في الهيكل الأساسي أو توصيله مباشرة بجهد الدخل دون الرجوع إلى المحول. بطريقة أو بأخرى ، سيكون الإخراج عبارة عن مؤشر جهد متوسط ، يتم تحديده بواسطة قيمة جهد الدخل ودورة عمل النبضات من مفتاح التبديل. يحتوي مضخم التشغيل على آلة حاسبة خاصة تقوم بتقييم معلمات إشارات الإدخال والإخراج ، وتسجيل الفرق بينهما. إذا كان جهد الخرج أقل من الجهد المرجعي ، فسيتم توصيل مُعدِّل بالتنظيم ، مما يزيد من مدة الحالة المفتوحة لمفتاح التبديل بالنسبة إلى وقت مولد الساعة. مع تغير جهد الدخل ، يقوم محول التبديل بضبط دائرة التحكم الرئيسية بحيث يتم تقليل الفرق بين الإخراج والجهد المرجعي.
الخلاصة
بشكله النقي دون توصيل الأجهزة المساعدةمثل المقومات والمثبتات ، يتم تقليل وظائف المحول بشكل كبير ، على الرغم من أن الكفاءة تظل عند مستوى عالٍ. أجهزة التحويل التي نادراً ما تستغني عن المعدات الإضافية تشمل المنظمين في شبكات التيار المتردد. على الأقل في هذه الحالة ، سيتعين عليك تثبيت مرشح تنعيم ومعدل عند الإدخال. على العكس من ذلك ، يمكن لمحولات النبض للتيارات الكهربائية المباشرة عند كل من المدخلات والمخرجات أن تدعم وظيفتها الرئيسية بشكل مستقل. ولكن حتى في مثل هذه الأنظمة ، من المهم أن يقوم الجهاز بمهمة تثبيت الجهد. أيضًا ، لا تنسَ احتمال التداخل مع الاستخدام النشط لمفاتيح التبديل في نظام التثبيت. في مثل هذه التطبيقات غير المؤرضة ، يوصى بتوصيل مرشح الضوضاء بكتلة المحول.
