Традиционният трансформатор не може да работи директно върху постоянно постоянно напрежение. Трансформаторите зависят от променящо се магнитно поле за пренос на енергия от една намотка към друга. Променливият ток естествено създава това променящо се магнитно поле. Постоянният ток, когато е постоянен, не го прави.
Ето защо стандартен захранващ трансформатор, свързан към DC, няма да повишава или намалява напрежението по нормалния начин. Вместо това, намотката може да се държи почти като късо съединение след краткия момент на превключване. Резултатът може да бъде прегряване, напрежение на изолацията, изгорели предпазители, повредени намотки или повреда на оборудването.
Все пак много купувачи търсят a трансформатор за постоянно напрежение тъй като те трябва да преобразуват едно постоянно напрежение в друго. В повечето случаи правилното устройство не е само традиционен трансформатор. Това е DC-DC преобразувател, импулсно захранване, базирана на инвертор система или електронен преобразувател, който използва високочестотно превключване, за да направи възможно преобразуването на напрежението.
Защо трансформаторите се нуждаят от промяна на тока
Трансформаторът има първична намотка, вторична намотка и магнитна сърцевина. Когато променлив ток преминава през първичната намотка, токът нараства и намалява непрекъснато. Това създава променящ се магнитен поток в ядрото. Този променящ се поток индуцира напрежение във вторичната намотка.
Без промяна няма непрекъсната индукция.
Това е ключовият момент. Трансформаторът не предава мощност просто защото има напрежение. Той предава мощност, защото магнитното поле се променя. Стандартното AC захранване създава това условие автоматично.
DC не го прави. Една батерия, например, осигурява стабилно напрежение в една посока. Веднъж свързан, токът може да се промени за кратко в момента на превключване, но след това магнитното поле се стабилизира.
Какво се случва, ако DC се приложи към трансформатор?
Ако постоянен постоянен ток се приложи към нормална намотка на трансформатор, могат да възникнат няколко проблема.
Първо, ядрото на трансформатора може да се насити. Насищането на ядрото означава, че магнитният материал вече не може да реагира нормално на допълнителна магнетизираща сила.
Второ, токът на намотката може да стане много висок, тъй като съпротивлението на намотката обикновено е ниско. При работа с променлив ток индуктивното съпротивление ограничава тока. При DC това реактивно съпротивление не се държи по същия начин след първоначалния преходен процес.
Трето, топлината се натрупва бързо. Излишният ток може да повреди изолацията на намотката, да деформира вътрешните части или да изгори трансформатора.
Ето защо свързването на нормален AC трансформатор директно към DC не е безопасно и не трябва да се прави.
Защо хората казват, че съществуват DC трансформатори
Фразата трансформатор за постоянно напрежение е често срещано при търсене на продукти, но обикновено е стенограма. На истински инженерен език продуктът може да бъде едно от следните:
- DC-DC конвертор
- Импулсно захранване
- Изолиран DC преобразувател
- Бак конвертор
- Boost конвертор
- Бак-усилвателен преобразувател
- Инверторна и трансформаторна система
- Високочестотен захранващ модул
Тези устройства могат да преобразуват постоянно напрежение, но го правят по електронен път. Те първо включват и изключват DC бързо, създавайки променяща се форма на вълната. Тази променяща се форма на вълната може след това да премине през високочестотен трансформатор или индуктор, преди да бъде коригирана и регулирана обратно в DC.
Така че трансформаторът все още може да е вътре в устройството, но не работи директно от постоянен DC.
Как работи DC-DC преобразуването
DC-DC преобразувател променя едно ниво на постоянно напрежение в друго. Например, той може да преобразува 48V DC в 12V DC, 24V DC в 5V DC или 12V DC в 48V DC.
Процесът обикновено включва:
- Превключване на DC входа при висока честота
- Съхранение и пренос на енергия чрез индуктори или трансформатори
- Коригиране на комутираната форма на вълната
- Филтриране на изхода
- Регулиране на напрежението чрез управляваща електроника
Ето как съвременната силова електроника прави преобразуването на постоянно напрежение практично.
Изолирано срещу неизолирано DC преобразуване
Не всички DC преобразуватели са еднакви.
Неизолиран преобразувател променя напрежението без електрическо разделяне между входа и изхода. Доларовите и усилващите преобразуватели са често срещани примери.
Изолиран преобразувател използва високочестотен трансформатор вътре във веригата. Това осигурява електрическо разделяне между входа и изхода, което може да подобри безопасността, да намали пътищата на шума или да отговори на изискванията за проектиране на системата.
Когато купувачите поискат a трансформатор за постоянно напрежение, те често се нуждаят от изолиран DC-DC преобразувател, а не от обикновен неизолиран модул.
Общи приложения
Преобразуването на постоянно напрежение се използва в много индустрии.
Типичните приложения включват:
- Батерийни системи
- Оборудване за слънчева енергия
- Електрически превозни средства
- Телекомуникационни енергийни системи
- Промишлен контрол
- LED осветление
- Железопътна електроника
- Морски енергийни системи
- Шкафове за автоматизация
- UPS системи
- DC микромрежи
- Оборудване за зареждане
Във всеки случай правилното устройство зависи от обхвата на напрежението, номиналната мощност, изискването за изолация, ефективността, охлаждането, защитата и средата на инсталиране.
AC трансформатор срещу DC-DC конвертор
AC трансформаторът е прост, здрав и ефективен за преобразуване на AC напрежение. Използва се в разпределителни системи, вериги за управление, промишлени машини и захранващи устройства.
DC-DC преобразувателят е електронно устройство за преобразуване на постоянно напрежение. Може да съдържа вътрешен трансформатор, но също така включва превключващи компоненти, контролни вериги, токоизправители и филтри.
Разликата има значение при покупката. Ако входът е AC, трансформаторът може да е правилен. Ако входът е DC, обикновено е необходим DC-DC преобразувател или превключваща захранваща система.
Какво купувачите трябва да проверят
Преди да изберете оборудване, проверете следните подробности:
- AC или DC входът е?
- Какъв е обхватът на входното напрежение?
- Какво изходно напрежение е необходимо?
- Колко мощност или ток са необходими?
- Изисква ли се електрическа изолация?
- Каква ефективност се очаква?
- Какъв температурен диапазон се прилага?
- Натоварването непрекъснато ли е или периодично?
- Каква защита е необходима?
- Вътрешна, външна, влажна, прашна или гореща среда ли е?
- Какъв стил на монтаж е необходим?
- Какви стандарти или сертификати се прилагат?
Тези въпроси помагат да се избегне закупуването на трансформатор, когато системата действително се нуждае от преобразувател.
Често срещани грешки, които трябва да избягвате
Една често срещана грешка е да се приеме, че всяко устройство с напрежение може да работи с AC или DC. Не може. Типът на въвеждане трябва да съответства на оценката на продукта.
Друга грешка е използването на термина трансформатор за всяко захранване. Това може да доведе до неправилен избор на продукт.
Трета грешка е пренебрегването на изолацията. Някои DC системи изискват изолиран изход за безопасност или контрол на шума, докато други могат да използват неизолирано преобразуване.
И накрая, купувачите трябва да избягват свързването на DC директно към AC трансформатор за тестване. Това може бързо да повреди трансформатора.
Заключение
Традиционните трансформатори не могат да работят директно с постоянно постоянно напрежение, защото изискват променящо се магнитно поле. AC естествено осигурява това променящо се поле, докато постоянният DC не го прави. Прилагането на постоянен ток към стандартен трансформатор може да причини насищане на сърцевината, прекомерен ток, прегряване и повреда.
Когато хората търсят a трансформатор за постоянно напрежение, те обикновено се нуждаят от DC-DC преобразувател, импулсно захранване или изолиран захранващ модул. Правилният избор зависи от входното напрежение, изходното напрежение, номиналната мощност, изолацията, ефективността и работната среда.
За информация за трансформатори и продукти за преобразуване на напрежение посетете JS Ningyi.
