Kluczowa różnica – konwerter napięcia vs transformator
W praktyce napięcie jest dostarczane z wielu różnych źródeł, często z sieci. Te źródła napięcia, AC lub DC, mają określoną lub standardową wartość napięcia (na przykład 230V w sieci AC i 12V DC w akumulatorze samochodowym). Jednak urządzenia elektryczne i elektroniczne tak naprawdę nie działają w tych konkretnych napięciach; są one przystosowane do pracy na tym napięciu metodą konwersji napięcia w zasilaczu. Przetwornice napięcia i transformatory to dwa rodzaje metod, które wykonują tę konwersję napięcia. Kluczową różnicą między konwerterem napięcia a transformatorem jest to, że transformator jest w stanie konwertować tylko napięcia AC, podczas gdy konwertery napięcia są przystosowane do konwersji między obydwoma rodzajami napięć.
Co to jest transformator?
Transformator przekształca napięcie zmienne w czasie, zwykle sinusoidalne napięcie przemienne. Działa na zasadach indukcji elektromagnetycznej.
Rysunek 01: Transformator
Jak pokazano na powyższym rysunku, dwie przewodzące (zwykle miedziane) cewki, pierwotna i wtórna, są nawinięte wokół wspólnego rdzenia ferromagnetycznego. Zgodnie z prawem indukcji Faradaya zmieniające się napięcie na cewce pierwotnej wytwarza zmienny w czasie prąd, który przepływa wokół rdzenia. Wytwarza to zmienne w czasie pole magnetyczne, a strumień magnetyczny jest przenoszony przez rdzeń do cewki wtórnej. Zmienny w czasie strumień wytwarza zmienny w czasie prąd w cewce wtórnej, a w konsekwencji zmienne w czasie napięcie na cewce wtórnej.
W idealnej sytuacji, w której nie występuje utrata mocy, pobór mocy po stronie pierwotnej jest równy mocy wyjściowej po stronie wtórnej. Tak więc
IpVp =IsVs
Również, Ip/Is=Ns/N p
Sprawia to, że współczynnik konwersji napięcia jest równy stosunkowi liczby zwojów.
VsVp=Ns/Np
Na przykład transformator 230V/12V ma współczynnik skrętu 230/12 między pierwotnym a wtórnym.
W przypadku przesyłu mocy, napięcie generowane w elektrowni powinno być zwiększone, aby prąd przesyłowy był niski, a tym samym straty mocy na niskim poziomie. W podstacjach i stacjach rozdzielczych napięcie jest sprowadzane do poziomu dystrybucji. W końcowym zastosowaniu, takim jak żarówka LED, napięcie sieciowe AC powinno być przekonwertowane na około 12-5 V DC. Transformatory podwyższające i transformatory obniżające służą odpowiednio do podnoszenia i obniżania napięcia strony pierwotnej do strony wtórnej.
Co to jest konwerter napięcia?
Konwersję napięcia można przeprowadzić w wielu formach, takich jak AC na DC, DC na AC, AC na AC i DC na DC. Jednak konwertery DC na AC są zwykle nazywane falownikami. Niemniej jednak wszystkie te konwertery i falowniki nie są jednostkami jednoskładnikowymi, takimi jak transformatory, ale są obwodami elektronicznymi. Są one używane jako różne zasilacze.
Przetwornice AC na DC
Są to najpowszechniejsze typy konwerterów napięcia. Są one używane w zasilaczach wielu urządzeń do konwersji napięcia sieciowego AC na napięcie DC dla obwodów elektronicznych.
Konwerter DC na AC lub falownik
Są one używane głównie w generowaniu zasilania awaryjnego z baterii akumulatorów i systemów fotowoltaicznych. Napięcie DC paneli fotowoltaicznych lub akumulatorów jest odwrócone na napięcie AC, aby zasilić system zasilania domu lub budynku komercyjnego.
Rysunek 02: Prosty konwerter DC na AC
Konwerter AC na AC
Ten typ konwertera napięcia jest używany jako adapter podróżny; są również stosowane w zasilaczach urządzeń produkowanych dla wielu krajów. Ponieważ niektóre kraje, takie jak USA i Japonia, używają 100-120 V w sieci krajowej, a niektóre, takie jak Wielka Brytania, Australia używają 220-240 V, producenci urządzeń elektronicznych, takich jak telewizory, pralki itp., używają tego typu konwerterów napięcia do zmiany napięcia sieci zasilającej do odpowiedniego napięcia przemiennego przed przekształceniem w prąd stały w systemie. Podróżni podróżujący z jednego kraju do drugiego mogą potrzebować przejściówek podróżnych dla różnych krajów, aby dostosować swoje laptopy i ładowarki do telefonów komórkowych do napięcia sieci w danym hrabstwie.
Konwerter DC na DC
Ten typ konwerterów napięcia jest używany w zasilaczach samochodowych do zasilania ładowarek mobilnych i innych układów elektronicznych z akumulatora pojazdu. Ponieważ bateria zwykle wytwarza napięcie 12 V DC, urządzenia mogą wymagać zmiany napięcia z 5 V na 24 V DC w zależności od wymagań.
Topologia zastosowana w tych konwerterach i falownikach może się różnić między sobą. Tam też mogą używać transformatorów do konwersji wysokiego napięcia na niższe. Na przykład w liniowym zasilaczu prądu stałego transformator jest używany na wejściu, aby obniżyć sieć prądu przemiennego do pożądanego poziomu. Ale są też zastosowania beztransformatorowe. W topologii beztransformatorowej napięcie DC (zarówno z wejścia, jak i przetworzone z AC) jest włączane i wyłączane w celu wytworzenia impulsowego sygnału –DC o wysokiej częstotliwości. Stosunek czasu załączenia do wyłączenia określa wyjściowy poziom napięcia stałego. Można to uznać za transformację stopniową. Ponadto konwertery buck, konwertery boost i konwertery buck-boost są wykorzystywane do przekształcania tego pulsującego napięcia stałego na pożądane wyższe lub niższe napięcie. Przetwornice tego typu to wyłącznie obwody elektroniczne złożone z tranzystorów, cewek indukcyjnych i kondensatorów.
Jednak projekty związane z obwodami beztransformatorowymi i zasilaczami impulsowymi, które wykorzystują stosunkowo mniejsze transformatory, są tańsze w produkcji. Ponadto ich wydajność jest wyższa, a wymiary i waga mniejsze.
Jaka jest różnica między konwerterem napięcia a transformatorem?
Konwerter napięcia a transformator |
|
| Istnieją różne typy konwerterów napięcia do wykonywania konwersji między napięciami DC i AC. | Transformatory są używane tylko do konwersji napięć przemiennych; nie mogą działać przy prądzie stałym. |
| Komponenty | |
| Przetwornice napięcia to układy elektroniczne, czasami również wyposażone w transformatory. | Transformatory składają się z miedzianych cewek, zacisków i rdzeni ferrytowych; jest to samodzielne urządzenie. |
| Zasada działania | |
| Większość konwerterów napięcia działa na zasadach elektroniki i przełączania półprzewodników. | Podstawową zasadą działania transformatora jest elektromagnetyzm. |
| Wydajność | |
| Przetwornice napięcia mają stosunkowo wyższą sprawność ze względu na niskie wytwarzanie ciepła podczas przełączania półprzewodników. | Transformatory są mniej wydajne, ponieważ mają do czynienia z kilkoma stratami mocy, w tym wysokim wytwarzaniem ciepła przez miedź. |
| Aplikacje | |
| Konwertery napięcia są najczęściej używane w urządzeniach przenośnych, takich jak zasilacze, adaptery podróżne itp., ponieważ są lżejsze i mniejsze. | Transformatory są używane w wielu aplikacjach, nawet w konwerterach napięcia. Jeśli jednak mają być konwertowane wyższe napięcia, należy zastosować duże transformatory. |
Podsumowanie – Konwerter napięcia vs transformator
Transformatory i konwertery napięcia to dwa rodzaje konwerterów mocy. Podczas gdy transformator jest samodzielnym pojedynczym urządzeniem, przetworniki napięcia są obwodami elektronicznymi złożonymi z półprzewodników, cewek indukcyjnych, kondensatorów, a czasem nawet transformatorów. Przetwornice napięcia mogą być używane z wejściem DC lub AC do konwersji ich na AC lub DC. Ale transformatory mogą mieć tylko wejście napięcia przemiennego. To jest główna różnica między konwerterem napięcia a transformatorem.
Pobierz wersję PDF konwertera napięcia i transformatora
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline, zgodnie z notatkami dotyczącymi cytowań. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między konwerterem napięcia a transformatorem.
