Le principe de fonctionnement et les types de convertisseurs de tension

Tout convertisseur de tension est un appareil électrique ou électronique capable de changer sa valeur de la valeur requise. Cet appareil est particulièrement demandé dans les situations où il est nécessaire de connecter une charge avec différentes tensions nominales au réseau. De plus, ils peuvent non seulement baisser la valeur de ce paramètre, mais aussi l'augmenter.

Principe d'opération

Convertisseur de tension 12 / 220V HP-1200

La principale exigence qui détermine le principe de fonctionnement des convertisseurs de tension est la capacité de transférer la puissance utile à la sortie avec des pertes minimales (pour assurer une efficacité maximale). Pour cela, ils utilisent souvent des modules économiques en termes de pertes, par exemple des onduleurs électroniques. Un convertisseur de tension électrique construit selon un circuit de transformateur est le plus pratique pour considérer le principe de fonctionnement. L'essence de son fonctionnement est la suivante:

  • à l'entrée de l'appareil, le potentiel provient d'un générateur de tension alternative ou d'une source de courant similaire;
  • un signal de forme similaire est retiré de la sortie du transformateur (de son enroulement secondaire);
  • si nécessaire, la tension alternative de sortie est d'abord redressée par un bloc de diodes spécial, puis stabilisée.

Il est très difficile d'atteindre l'efficacité souhaitée d'un tel circuit, car une partie de la puissance transmise est perdue dans les enroulements du transformateur (en raison de la dissipation thermique).

Afin d'obtenir un rendement élevé de l'appareil, des schémas clés fonctionnant en mode économique sont installés à la sortie du transformateur. Lorsqu'elles fonctionnent, sur la base de la commutation à grande vitesse des transistors de fermé à ouvert, les pertes de puissance dans les enroulements sont considérablement réduites.

Dans les convertisseurs de tension conçus pour fonctionner avec des sources d'alimentation haute tension, le phénomène d'auto-induction est traditionnellement utilisé. Il est mis en œuvre dans les noyaux de sortie en ferrite avec une forte interruption du courant dans l'enroulement primaire. Tous les mêmes transistors sont utilisés comme un tel hacheur, et la tension d'impulsion reçue à la sortie est ensuite redressée. De tels schémas permettent d'obtenir des potentiels élevés de l'ordre de plusieurs dizaines de kV. Ils sont utilisés dans les circuits de puissance de tubes cathodiques déjà obsolètes, ainsi que dans les tubes d'image de télévision. Dans ce cas, il est possible d'obtenir une bonne efficacité (jusqu'à 80%).

Domaines d'utilisation

Séparateur de 100 ampères

La portée des convertisseurs de tension multizones est très étendue. Ils sont traditionnellement utilisés aux fins suivantes:

  • dans les appareils linéaires pour la distribution et la transmission de l'électricité;
  • pour effectuer des opérations technologiques critiques telles que le soudage, le traitement thermique et similaires;
  • si nécessaire, alimentation des circuits de charge dans différents domaines technologiques.

Dans le premier cas, l'EMF généré dans les centrales électriques est augmenté à l'aide de ces appareils de 6-24 kV à 110-220 kV - sous cette forme, il est plus facile de «distiller» les fils sur de longues distances. Dans les sous-stations de district, d'autres dispositifs de transformation fournissent déjà sa réduction, d'abord à 10 (6,3) kV, puis aux 380 Volts habituels.

Lors de l'entretien de l'équipement de processus, les convertisseurs de tension sont utilisés comme installations électrothermiques ou transformateurs de soudage.

Dans l'industrie

Le domaine d'application le plus étendu est de fournir une nutrition de haute qualité aux conceptions industrielles des consommateurs suivantes:

  • équipements fonctionnant dans des lignes de commande et de contrôle automatiques;
  • appareils de télécommunication et de communication;
  • une large gamme d'instruments de mesure électriques;
  • équipements spéciaux de radio et de télévision et similaires.

Une fonction spéciale est assurée par les transformateurs dits "d'isolement" utilisés pour découpler les lignes de charge de l'entrée haute tension.

Comme ces convertisseurs "jouent un rôle auxiliaire", ils ont le plus souvent une faible puissance et une taille relativement petite.

Dans la vie quotidienne, la médecine et l'industrie de la défense

Convertisseur de tension 24 / 12V DC-20

Les convertisseurs de tension sont largement utilisés dans la vie quotidienne. Sur la base de ces informations, la plupart des blocs d'alimentation utilisés pour charger les appareils électroménagers, ainsi que des appareils plus complexes tels que:

  • Protecteurs de surtension;
  • onduleurs;
  • blocs d'alimentation redondants, etc.

Ces appareils sont les plus demandés en médecine, dans le domaine militaire, ainsi qu'en énergie et en science. Dans ces industries, il s'agit d'exigences particulièrement "strictes" concernant la qualité de la tension convertie ("pureté" de la sinusoïde par exemple).

Avantages et inconvénients

Les avantages des convertisseurs de tension comprennent:

  • la possibilité de contrôler les paramètres du signal de sortie - transformer sa variable en une valeur constante en utilisant le principe de la conversion de fréquence;
  • disponibilité de l'option de commutation des circuits d'entrée et de sortie (variation de l'amplitude de tension);
  • la possibilité d'ajuster leurs valeurs nominales à une charge spécifique;
  • compacité et simplicité de conception des convertisseurs domestiques, qui sont souvent fabriqués dans une conception modulaire ou murale;
  • rentabilité (selon les constructeurs, leur efficacité atteint 90%);
  • facilité d'utilisation et polyvalence;
  • la capacité de transmettre de l'électricité sur de longues distances et d'assurer le fonctionnement des industries critiques.

Les inconvénients incluent un coût élevé et une faible résistance à l'humidité (à l'exception des modèles conçus spécifiquement pour une utilisation dans une humidité élevée).

Variétés de convertisseurs

Parmi toute la variété des types de convertisseurs existants, les classes suivantes se distinguent:

  • dispositifs spéciaux pour la maison;
  • équipements haute tension et haute fréquence;
  • dispositifs d'impulsion sans transformateur et inverseur;
  • Convertisseurs DC / DC;
  • dispositifs réglables.

Cette catégorie d'appareils électroniques comprend les convertisseurs de courant en tension.

Appareils électroménagers

Un utilisateur ordinaire est constamment confronté à ce type de dispositifs de conversion, car la plupart des modèles de technologie moderne ont une alimentation électrique intégrée. La même classe comprend les alimentations sans coupure (UPS) avec batterie intégrée.

Dans certains cas, les convertisseurs domestiques sont exécutés selon un circuit à double anneau (onduleur).

Grâce à cette conversion à partir d'une source de courant continu (batterie par exemple), il est possible d'obtenir en sortie une tension alternative d'une valeur standard de 220 volts. Une caractéristique des circuits électroniques est la possibilité d'obtenir un signal purement sinusoïdal d'amplitude constante en sortie.

Appareils réglables

Ces unités peuvent évaluer la tension de sortie et l'augmenter. Dans la pratique, les appareils sont plus courants qui vous permettent de modifier en douceur la valeur inférieure du potentiel de sortie.

Le cas classique est celui où 220 volts agissent sur l'entrée, et une tension constante réglable de 2 à 30 volts est obtenue à la sortie.

Les instruments avec réglage fin du paramètre de sortie sont traditionnellement utilisés pour tester le cadran et les instruments de mesure numériques dans les laboratoires de recherche modernes.

Dispositifs sans transformateur

Les unités sans transformateur (onduleur) sont construites sur un principe électronique, impliquant l'utilisation d'un module de commande séparé.Ils utilisent un convertisseur de fréquence comme lien intermédiaire, ce qui conduit le signal de sortie à une forme convenable pour la rectification. Dans les échantillons modernes d'équipements onduleurs, des microcontrôleurs programmables sont souvent installés, ce qui améliore considérablement la qualité du contrôle de conversion.

Les dispositifs à haute tension sont représentés par des transformateurs de station déjà décrits, qui augmentent et diminuent la tension transmise dans les proportions requises.

Lors du transfert d'énergie par des lignes à haute tension et de leur transformation ultérieure, ils cherchent à minimiser ses pertes en watts au minimum.

La même classe comprend les appareils qui forment un signal pour contrôler le faisceau dans un tube de télévision (kinéscope).

Chauffage

Ventilation

Assainissement