nyckelskillnad – spänningsomvandlare vs transformator
I praktiken tillförs spänningen från många olika källor, ofta via nätström. Dessa spänningskällor, antingen växelström eller likström, har ett specifikt eller ett standardvärde för spänning (till exempel 230V i AC-nätet och 12V DC i ett bilbatteri). Men de elektriska och elektroniska enheterna fungerar inte riktigt i dessa specifika spänningar; de är gjorda för att arbeta på den spänningen genom en spänningsomvandlingsmetod i nätaggregatet. Spänningsomvandlare och transformatorer är två typer av metoder som utför denna spänningsomvandling. Den viktigaste skillnaden mellan spänningsomvandlare och transformator är att transformatorn bara kan konvertera växelspänningar medan spänningsomvandlare är gjorda för att konvertera mellan båda typerna av spänningar.
Vad är en transformator?
En transformator transformerar en tidsvarierande spänning, vanligtvis en sinusformad växelspänning. Den fungerar enligt principerna för elektromagnetisk induktion.
Figur 01: Transformator
Som avbildas i ovanstående figur är två ledande (vanligtvis koppar) spolar, primära och sekundära, lindade runt en gemensam ferromagnetisk kärna. Enligt Faradays induktionslag producerar den varierande spänningen på primärspolen en tidsvarierande ström som löper runt kärnan. Detta ger ett tidsvarierande magnetfält och det magnetiska flödet överförs till kärnan till sekundärspolen. Det tidsvarierande flödet skapar en tidsvarierande ström i sekundärspolen och följaktligen en tidsvarierande spänning på sekundärspolen.
I en idealisk situation där ingen effektförlust inträffar, är effektinmatningen till primärsidan lika med uteffekten vid sekundärsidan. Alltså
IpVp =IsVs
Också
Ip/Is=Ns/N p
Detta gör spänningsomvandlingsförhållandet lika med förhållandet mellan antalet varv.
VsVp=Ns/Np
Till exempel har en 230V/12V-transformator varvförhållandet 230/12 primär till sekundär.
Vid kraftöverföring bör den genererade spänningen vid kraftverket ökas för att göra överföringsströmmen låg och därigenom göra effektförlusten låg. På transformatorstationer och distributionsstationer trappas spänningen ner till distributionsnivån. På en slutapplikation som en LED-lampa, bör nätspänningen omvandlas till ca 12-5V DC. Step-up transformatorer och step-down transformatorer används för att höja respektive sänka primärsidans spänning till sekundären.
Vad är en spänningsomvandlare?
Spänningskonvertering kan utföras i många former, såsom AC till DC, DC till AC, AC till AC och DC till DC. Dock kallas DC till AC-omvandlare vanligtvis som växelriktare. Ändå är alla dessa omvandlare och växelriktare inte enkomponentsenheter som transformatorer, utan är elektroniska kretsar. Dessa används som olika strömförsörjningsenheter.
AC till DC-omvandlare
Dessa är den vanligaste typen av spänningsomvandlare. Dessa används i strömförsörjningsenheter för många apparater för att omvandla AC-nätspänning till DC-spänning för de elektroniska kretsarna.
DC till AC-omvandlare eller växelriktare
De här används mest i reservkraftgenerering från batteribanker och solcellssystem. DC-spänningen för PV-panelerna eller batterierna inverteras till AC-spänning för att försörja husets eller en kommersiell byggnads elnät.
Figur 02: Enkel DC till AC-omvandlare
AC to AC Converter
Denna typ av spänningsomvandlare används som reseadaptrar; de används också i strömförsörjningsenheter för apparater gjorda för flera länder. Eftersom vissa länder som USA och Japan använder 100-120V i det nationella elnätet och vissa som Storbritannien, Australien använder 220-240V, använder tillverkare av elektroniska apparater som TV-apparater, tvättmaskiner etc. denna typ av spänningsomvandlare för att ändra spänningen på nät till en matchande AC-spänning innan den konverteras till DC i systemet. Resenärer som går från ett land till ett annat kan behöva resadaptrar för olika länder för att få sina bärbara datorer och mobilladdare att anpassa sig till länets nätspänning.
DC to DC Converter
Den här typen av spänningsomvandlare används i fordonsströmadaptrar för att köra mobilladdare och andra elektroniska system på fordonsbatteriet. Eftersom batteriet vanligtvis producerar 12V DC, kan enheterna behöva ändra spänningen från 5V till 24V DC beroende på kravet.
Topologin som används i dessa omvandlare och växelriktare kan vara olika från en till en annan. Där kan de använda transformatorer också för att konvertera högspänning till en lägre. Till exempel, i en linjär DC-strömförsörjning, används en transformator vid ingången för att sänka AC-nätet till en önskad nivå. Men det finns också applikationer utan transformator. I transformatorlös topologi slås DC-spänningen (antingen från ingång eller omvandlad från AC) på och av för att skapa en högfrekvent pulsad –DC-signal. På-av-tidsförhållandet definierar utgående DC-spänningsnivå. Detta kan betraktas som en nedtrappning. Dessutom används buck-omvandlare, boost-omvandlare och buck-boost-omvandlare för att omvandla denna pulserande DC-spänning till en önskad högre eller lägre spänning. Dessa typer av omvandlare är enbart elektroniska kretsar som består av transistorer, induktorer och kondensatorer.
Men konstruktioner som är involverade i transformatorlösa kretsar och switchade strömförsörjningar som använder jämförelsevis mindre transformatorer är billigare att tillverka. Dessutom är deras effektivitet högre och storleken och vikten är mindre.
Vad är skillnaden mellan spänningsomvandlare och transformator?
Voltage Converter vs Transformer |
|
| Det finns olika typer av spänningsomvandlare för att utföra omvandlingar mellan både DC- och AC-spänningar. | Transformatorer används endast för att omvandla växelspänningar; de kan inte arbeta i likström. |
| Components | |
| Spänningsomvandlare är elektroniska kretsar, ibland utrustade med transformatorer. | Transformatorer består av kopparspolar, terminaler och ferritkärnor; det är en fristående enhet. |
| Arbetsprincip | |
| De flesta spänningsomvandlare arbetar med elektroniska principer och halvledaromkoppling. | Den grundläggande principen för transformatordriften är elektromagnetism. |
| Effektivitet | |
| Spänningsomvandlare har jämförelsevis högre verkningsgrad på grund av låg värmealstring under halvledarväxling. | Transformatorer är mindre effektiva eftersom de drabbas av flera effektförluster inklusive hög värmegenerering på grund av koppar. |
| Applications | |
| Spänningsomvandlare används mest i bärbara enheter som strömadaptrar, reseadaptrar etc. eftersom de är lättare och mindre. | Transformatorer används i många applikationer, även i spänningsomvandlare. Men om högre spänningar ska omvandlas måste stora transformatorer användas. |
Sammanfattning – Spänningsomvandlare vs transformator
Transformatorer och spänningsomvandlare är två typer av kraftomvandlare. Medan en transformator är en fristående enhet, är spänningsomvandlare elektroniska kretsar som består av halvledare, induktorer, kondensatorer och ibland även transformatorer. Spänningsomvandlare kan användas med DC- eller AC-ingång för att konvertera dem till antingen AC eller DC. Men transformatorer kan bara ha en ingång av AC-spänningar. Detta är huvudskillnaden mellan spänningsomvandlare och transformator.
Ladda ner PDF-version av Voltage Converter vs Transformer
Du kan ladda ner PDF-versionen av den här artikeln och använda den för offlineändamål enligt citat. Ladda ner PDF-versionen här Skillnaden mellan spänningsomvandlare och transformator.
