Как работает преобразователь AC-DC?
Модели типа AC-DC применяются в качестве сетевого источника питания мобильных гаджетов, ноутбуков, медицинских аппаратов и электроинструментов.
Принцип действия и типы устройств
AC-DC преобразователи называют выпрямителями или блоками питания (БП). Они работают за счет выпрямителя, фильтра и импульсного стабилизатора. Устройства преобразовывают переменный ток в постоянный и понижают уровень напряжения.
Задачи: выпрямить входное напряжение, устранить электромагнитные помехи в цепи питания, предупредить его скачки при переходных процессах и сгладить пусковой ток при включении.
Этапы преобразования напряжения:
- Выпрямление переменного напряжения в пульсирующее постоянное.
- Сглаживание пульсаций.
- Формирование стабильного постоянного напряжения с определенным количеством вольт на выходе.
Конструкция и технические характеристики приборов
Встречается два типа выпрямителей AC-DC — линейные и импульсные. Первый тип теряет энергию за счет нагрева и не рекомендован для устройств, чувствительных к температурному режиму работы. Импульсные сетевые устройства лучше, обладают низкими потерями энергии и обеспечивают более высокую плотность мощности.
Устройства могут быть в виде:
- открытого модуля – печатной платы с установленными на ней компонентами;
- закрытого бокса с пластиковым корпусом и внешними выводами для установки на силовую плату электроприбора;
- модуля с металлическим корпусом для крепления на DIN-рейку;
- отдельного прибора в металлическом кожухе для установки на стену.
Приборы открытого типа менее подвержены перегреву, а корпусные модели лучше защищены от внешних воздействий.
AC-DC преобразователи классифицируются на источники питания малой (до 100 Вт), средней (до 500 Вт) и высокой (более 500 Вт) мощности. Прибор имеет стандартное выходное напряжение 3,3/5/9/12/15/24/48 В.
Преимущества АC-DC выпрямителей
Приборы характеризуются стабильностью выходного напряжения и минимальным уровнем пульсаций. АC-DC преобразователи надежно защищены от перегрузки и короткого замыкания. Их главные достоинства — высокий КПД (не менее 90%) и небольшие размеры.
Что такое преобразователи AC-AC?
Устройства работают в качестве сетевого источника питания электродвигателей, систем автоматизации, медицинского оборудования, электроинструментов, осветительных приборов и экспериментальных исследовательских установок.
Особенности применения и предназначениеЧастотные преобразователи AC-AC могут изменять частоту и величину выходного напряжения сети до требуемых для подключаемых устройств показателей. Предназначены для систем, нуждающихся в изменении вольтажа или частоты переменного тока.
В основном задача преобразователей AC-AC заключается в преобразовании переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, необходимой для эффективной работы электромоторов в станках, строительных кранах, лифтах и конвейерах. Они позволяют изменять крутящий момент и частоту вращения асинхронных агрегатов.
Состоят из выпрямителя, шины постоянного тока и инвертора. Принцип их действия заключается в том, что сначала устройства изменяют поступающий из сети переменный ток в постоянный, затем он снова преобразуют его в переменный, но уже с иной частотой.
Преобразователи типа AC-AC могут быть однофазными и трехфазными. Также они разделяются на две группы:
- С непосредственной связью. Подключение к сети выполняется напрямую. Включают выпрямитель на основе тиристоров. На выходе имеют напряжение с аппроксимированной синусоидой и частоту, которая может быть ниже, чем на входе. Подходят для электромоторов небольшой мощности. При торможении электродвигателя могут возвращать энергию обратно в сеть (функция рекуперации).
- Со звеном постоянного напряжения. Включают тиристоры или транзисторы IGBT. На их выходе напряжение может быть выше или ниже входного и с чистым синусом. Применяются для электромоторов с разной скоростью вращения.
Основные достоинства преобразователей AC-AC:
- плавный пуск статора электромотора;
- защита электроприборов при изменении нагрузки;
- защита от аварийных состояний сети;
- предупреждение перегрева конструкции.
От количества компонентов зависит функциональность сетевого преобразователя AC-AC и возможность внедрения дополнительных защитных систем или программного обеспечения.
Стабилизатор напряжения как преобразователь
Стабилизаторы напряжения также, по своей сути, также являются АС-АС преобразователями. Они выполняют изменение выходного переменного напряжения под требование электропотребителей, то есть максимально приближают его величину до значений 220,230 вольт в однофазной и 380/400 вольт в трехфазной электросети. Приборы необходимы, чтобы:
- нивелировать скачки и просадки вольтажа в электросети в определенном диапазоне, чем он шире, тем лучше защита от таких проблем;
- не допустить их прохождения на потребителей, обеспечивая непрерывное и качественное питание критически важной нагрузки в непрерывном режиме. Устройства подключаются между источником электроэнергии и нагрузкой, работая в режиме 24/7. Их не нужно отключать.
Устройства можно условно разделить на два вида:
- Трансформаторные, к которым относятся релейные, электромеханические и тиристорные/симисторные модели. У этих моделей преобразование напряжения осуществляется с помощью автотрансформатора и коммутационного блока – силовыми реле, сервоприводом с графитовым токосъемным элементом или тиристорами/симисторами.
- Бестрансформаторные, к котором относятся инверторные модели. Они не имеют трансформаторов и коммутационных элементов. Преобразование выполняется за счет выпрямителя и инвертора – нестабильное переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем снова в переменное, но уже с установленными параметрами. Однако частоту они изменять не могут.
⇒ Устройства стабилизируют сигнал в определенном диапазоне (в среднем 140-270 В). Однако имеют не мгновенную реакцию на сетевые скачки (5-20 мс), что может приводить к прохождению «вредного» вольтажа на нагрузку или отключению оборудования при резких и значительных перепадах. Точность вольтажа на выходе может составлять 4-10%.
⇒ Инверторные устройства мгновенно срабатывают при сетевых «прыжках» в диапазоне 90-310 В и стабильно обеспечивают подключенную нагрузку высококачественным напряжением с идеальным синусом, даже при кратковременных обрывах электросети (до 200 мс).
Комментарий эксперта об инверторных стабилизаторах
Российский производитель систем электропитания «Штиль» выпускает инверторные стабилизаторы уже более 10 лет. Сегодня линейка продукции представлена однофазными и трехфазными моделями с выходной мощностью 300 ВА - 20 кВА, предназначенными для настенной, напольной или стоечной установки. Такой ассортимент дает выбрать подходящее решение для защиты критической техники в бытовой, коммерческой и производственной сферах. Становятся популярными и уникальные модели с конфигурацией 3 в 1.
Инверторные стабилизаторы твердо зарекомендовали себя при работе в российских электросетях. Благодаря своей надежности и безотказности они завоевали доверие пользователей не только в России, но и в странах ближнего зарубежья.
Игорь Кривенцов,
Технический эксперт ГК «Штиль»