Qualquer conversor de tensão é um dispositivo elétrico ou eletrônico capaz de alterar seu valor pelo valor exigido. Este dispositivo é especialmente requisitado em situações em que é necessário conectar uma carga com diferentes classificações de tensão à rede. Além disso, eles podem não apenas diminuir o valor desse parâmetro, mas também aumentá-lo.
Princípio da Operação
O principal requisito que determina o princípio de operação dos conversores de tensão é a capacidade de transferir potência útil para a saída com perdas mínimas (para garantir a máxima eficiência). Para isso, costumam utilizar módulos econômicos em termos de perdas, por exemplo, inversores eletrônicos. Um conversor de tensão elétrica construído de acordo com um circuito de transformador é o mais conveniente para considerar o princípio de operação. A essência de seu funcionamento é a seguinte:
- na entrada do dispositivo, o potencial vem de um gerador de tensão alternada ou fonte de corrente semelhante;
- um sinal semelhante em forma é obtido da saída do transformador (de seu enrolamento secundário);
- se necessário, a tensão alternada de saída é primeiro retificada por uma unidade especial de diodo e depois estabilizada.
É muito difícil alcançar a eficiência desejada com tal esquema, uma vez que parte da potência transmitida é perdida nos enrolamentos do transformador (devido à dissipação de calor).
Para obter alta eficiência do dispositivo, os principais circuitos operando no modo econômico são instalados na saída do transformador. Durante sua operação, com base na comutação em alta velocidade dos transistores do estado fechado para o estado aberto, as perdas de potência nos enrolamentos são reduzidas significativamente.
A autoindução é tradicionalmente usada em conversores de tensão projetados para operar com fontes de alimentação de alta tensão. Ele é realizado na saída dos núcleos de ferrite com uma interrupção brusca da corrente no enrolamento primário. Todos os mesmos transistores são usados como tal chopper, e a tensão de pulso obtida na saída é então retificada. Tais circuitos permitem obter altos potenciais da ordem de várias dezenas de kV. Eles são usados em circuitos de energia de tubos de raios catódicos já obsoletos, bem como em tubos de imagem de televisão. Nesse caso, é possível obter uma boa eficiência (até 80%).
Áreas de uso
O escopo de aplicação dos conversores de tensão multizonas é muito extenso. Eles são tradicionalmente usados para os seguintes fins:
- em dispositivos lineares para a distribuição e transmissão de eletricidade;
- para realizar operações tecnológicas críticas como soldagem, tratamento térmico e semelhantes;
- quando é necessário fornecer energia para circuitos de carga em vários campos da tecnologia.
No primeiro caso, o EMF gerado nas usinas é aumentado com a ajuda desses dispositivos de 6-24 kV para 110-220 kV - dessa forma, é mais fácil "conduzi-lo" ao longo de fios em longas distâncias. Nas subestações regionais, já outros transformadores garantem sua redução, primeiro para 10 (6,3) kV, e depois para os usuais 380 Volts.
Na manutenção de equipamentos tecnológicos, os conversores de tensão são usados como instalações eletrotérmicas ou transformadores de soldagem.
Na industria
A mais extensa área de aplicação é o fornecimento de alimentos de qualidade para os seguintes desenhos industriais de consumidores:
- equipamentos operando em linhas automáticas de controle e monitoramento;
- dispositivos de telecomunicações e comunicação;
- uma ampla gama de instrumentos de medição elétricos;
- equipamento especial de rádio e televisão e semelhantes.
Uma função especial é realizada pelos chamados transformadores de "isolamento" usados para isolar as linhas de carga da entrada de alta tensão.
Como esses conversores "desempenham um papel auxiliar", na maioria das vezes têm baixa potência e dimensões relativamente pequenas.
Na vida cotidiana, medicina e indústria de defesa
Os conversores de tensão são amplamente usados na vida cotidiana. A maioria das fontes de alimentação usadas para carregar eletrodomésticos, bem como dispositivos mais complexos, como:
- Protetores contra sobretensão;
- inversores;
- fontes de alimentação redundantes, etc.
Esses dispositivos são mais procurados na medicina, na esfera militar, bem como na energia e na ciência. Nessas indústrias, são impostos requisitos especialmente "rigorosos" em relação à qualidade da tensão convertida ("pureza" da senoide, por exemplo).
Vantagens e desvantagens
As vantagens dos conversores de tensão incluem:
- a capacidade de controlar os parâmetros do sinal de saída - convertendo seu valor variável em um valor constante usando o princípio de conversão de frequência;
- disponibilidade de opção de comutação de circuitos de entrada e saída (variando a amplitude da tensão);
- admissibilidade de ajuste de seus valores nominais para uma carga específica;
- a compactação e simplicidade do design dos conversores domésticos, que muitas vezes são fabricados em um design modular ou montado na parede;
- rentabilidade (segundo declarações dos fabricantes, sua eficiência chega a 90%);
- facilidade de uso e versatilidade;
- a possibilidade de transmitir eletricidade a longas distâncias e garantir o funcionamento de indústrias particularmente críticas.
As desvantagens incluem alto custo e baixa resistência à umidade (com exceção dos modelos projetados especificamente para trabalhar em condições de alta umidade).
Variedades de conversores
- dispositivos especiais para o lar;
- equipamentos de alta tensão e alta frequência;
- dispositivos sem transformador e com inversor de pulso;
- Conversores de tensão DC;
- dispositivos ajustáveis.
Esta categoria de dispositivos eletrônicos inclui conversores de corrente para tensão.
Equipamento doméstico
Um usuário comum se depara constantemente com esse tipo de dispositivo de conversão, já que a maioria dos modelos de tecnologia moderna possui uma fonte de alimentação embutida. Fontes de alimentação ininterrupta (UPS) com bateria embutida pertencem à mesma classe.
Em alguns casos, os conversores domésticos são feitos de acordo com um esquema de anel duplo (inversor).
Devido a essa conversão de uma fonte de corrente contínua (bateria, por exemplo), é possível obter uma tensão alternada de um valor padrão de 220 volts na saída. Uma característica dos circuitos eletrônicos é a capacidade de obter um sinal puramente senoidal de amplitude constante na saída.
Dispositivos ajustáveis
Essas unidades são capazes de avaliar o valor da tensão de saída e aumentá-lo. Na prática, há mais dispositivos que permitem alterar suavemente o valor reduzido do potencial de saída.
O caso clássico é quando 220 volts atuam na entrada e uma tensão constante ajustável de 2 a 30 volts é obtida na saída.
Dispositivos com ajuste fino do parâmetro de saída são tradicionalmente usados para testar instrumentos de medição digital e dial em modernos laboratórios de pesquisa.
Dispositivos sem transformador
As unidades sem transformador (inversor) são construídas em um princípio eletrônico, envolvendo o uso de um módulo de controle separado. Um conversor de frequência é usado como um elo intermediário neles, o que leva o sinal de saída a uma forma conveniente para retificação. Em amostras modernas de equipamentos de inversores, microcontroladores programáveis são frequentemente instalados, o que aumenta significativamente a qualidade do controle de conversão.
Dispositivos de alta tensão são representados pelos transformadores de estação já descritos, que aumentam e diminuem a tensão transmitida nas relações desejadas.
Ao transferir energia através de linhas de alta tensão e subsequente transformação, eles se esforçam para reduzir suas perdas em watts ao mínimo.
Esta classe também inclui dispositivos que geram um sinal para controlar o feixe em um tubo de televisão (cinescópio).
