Iga pingemuundur on elektriline või elektrooniline seade, mis on võimeline muutma selle väärtust vajaliku väärtuseni. See seade on eriti nõutud olukordades, kus on vaja võrku ühendada erineva pinge nimiväärtusega koormusi. Pealegi ei saa nad selle parameetri väärtust mitte ainult alandada, vaid ka suurendada.
Toimimispõhimõte
Peamine nõue, mis määrab pingemuundurite tööpõhimõtte, on kasuliku võimsuse ülekandmine väljundisse minimaalsete kadudega (maksimaalse efektiivsuse tagamiseks). Selleks kasutavad nad sageli kadu säästvaid mooduleid, näiteks elektroonilisi invertereid. Trafoskeemi järgi ehitatud elektripingemuundur on tööpõhimõtte arvestamisel kõige mugavam. Selle toimimise olemus on järgmine:
- potentsiaal antakse seadme sisendisse vahelduvpingegeneraatorist või sarnasest vooluallikast;
- trafo väljundist (selle sekundaarmähisest) eemaldatakse sarnase kujuga signaal;
- vajadusel alaldatakse vahelduv väljundpinge esmalt spetsiaalse dioodiseadmega ja seejärel stabiliseeritakse.
Sellisest vooluringist on soovitud efektiivsust väga raske saavutada, kuna osa edastatavast võimsusest läheb trafo mähistesse (soojuse hajumise tõttu) kaduma.
Seadme kõrge efektiivsuse saavutamiseks paigaldatakse trafo väljundisse energiasäästlikus režiimis töötavad võtmeahelad. Nende töötamisel, mis põhineb transistoride kiirel lülitamisel suletud olekust avatud olekusse, vähenevad mähiste võimsuskaod oluliselt.
Pingemuundurid, mis on loodud töötama kõrgepinge toiteallikatega, kasutavad traditsiooniliselt iseinduktsiooni nähtust. Seda rakendatakse väljundferriitsüdamikes, kui primaarmähises olev vool on järsult katkenud. Sellise chopperina kasutatakse samu transistore ja seejärel alaldatakse väljundis saadud impulsspinge. Sellised ahelad võimaldavad saada kõrgeid potentsiaale suurusjärgus mitukümmend kV. Neid kasutatakse juba vananenud elektronkiiretorude toiteahelates, aga ka televisiooni pilditorudes. Sel juhul on võimalik saavutada hea efektiivsus (kuni 80%).
Kasutusvaldkonnad
Mitmetsooniliste pingemuundurite kasutusala on väga lai. Neid kasutatakse traditsiooniliselt järgmistel eesmärkidel:
- lineaarsetes seadmetes elektri jaotamiseks ja edastamiseks;
- selliste kriitiliste tehnoloogiliste toimingute tegemiseks nagu keevitamine, kuumtöötlus jms;
- kui on vaja anda toide koormusahelatele väga erinevates tehnikavaldkondades.
Esimesel juhul suurendatakse elektrijaamades tekkivat EMF-i nende seadmete abil 6-24 kV-lt 110-220 kV-ni - sellisel kujul on seda lihtsam pikkade vahemaade tagant läbi juhtmete "juhtida". Piirkondlikes alajaamades tagavad teised trafoseadmed selle alandamise esmalt 10 (6,3) kV-ni ja seejärel tavapärasele 380 voltile.
Protsessiseadmete hooldamisel kasutatakse pingemuundureid elektrotermiliste paigaldiste või keevitustrafodena.
Tööstuses
Kõige ulatuslikum rakendusala on kvaliteetse toite pakkumine järgmistele tarbijate tööstusdisainilahendustele:
- automaatjuhtimis- ja seireliinides töötavad seadmed;
- telekommunikatsiooni- ja sideseadmed;
- lai valik elektrilisi mõõteriistu;
- spetsiaalsed raadio- ja televisiooniseadmed jms.
Erifunktsiooni täidavad nn isoleerivad trafod, mida kasutatakse koormusliinide isoleerimiseks kõrgepingesisendist.
Kuna sellised muundurid "mängivad abirolli", on neil enamasti väike võimsus ja suhteliselt väikesed mõõtmed.
Igapäevaelus, meditsiinis ja kaitsetööstuses
Pingemuundureid kasutatakse igapäevaelus laialdaselt. Enamik toiteallikaid, mida kasutatakse kodumasinate laadimiseks, aga ka keerulisemad seadmed, näiteks:
- Ülepingekaitsed;
- inverterid;
- varutoiteallikad jne.
Need seadmed on enim nõutud meditsiinis, sõjaväes, aga ka energeetikas ja teaduses. Nendes tööstusharudes kehtivad neile eriti ranged nõuded konverteeritud pinge kvaliteedi (näiteks sinusoidi "puhtus") osas.
Eelised ja miinused
Pingemuundurite eelised hõlmavad järgmist:
- võime juhtida väljundsignaali parameetreid - selle muutuva väärtuse teisendamine konstantseks väärtuseks, kasutades sageduste muundamise põhimõtet;
- sisend- ja väljundahelate vahetamise võimaluse olemasolu (muutuv pinge amplituud);
- nende nimiväärtuste reguleerimise lubatavus konkreetse koormuse jaoks;
- kodumajapidamises kasutatavate muundurite kompaktsus ja disaini lihtsus, mida sageli toodetakse modulaarsetes või seinale kinnitatavates versioonides;
- tõhusus (tootjate sõnul ulatub nende efektiivsus 90% -ni);
- kasutusmugavus ja mitmekülgsus;
- võimalust edastada elektrit kaugete vahemaade taha ja tagada eriti kriitiliste tööstusharude toimimine.
Puuduste hulka kuuluvad kõrge hind ja madal niiskuskindlus (välja arvatud mudelid, mis on spetsiaalselt ette nähtud kasutamiseks kõrge õhuniiskuse tingimustes).
Konverterite tüübid
- spetsiaalsed koduseadmed;
- kõrgepinge- ja kõrgsagedusseadmed;
- trafo- ja inverterimpulssseadmed;
- alalispinge muundurid;
- reguleeritavad seadmed.
Sellesse elektroonikaseadmete kategooriasse kuuluvad voolu-pinge muundurid.
Kodutehnika
Tavakasutaja kohtab seda tüüpi muunduriseadmeid pidevalt, kuna enamikul kaasaegse tehnoloogia mudelitel on sisseehitatud toiteallikas. Samasse klassi kuuluvad katkematu toiteallikad (UPS), millel on sisseehitatud aku.
Mõnel juhul valmistatakse kodumajapidamises kasutatavad muundurid topeltrõnga (inverteri) ahela abil.
Selle alalisvooluallika (näiteks aku) muundamise tõttu on väljundis võimalik saada vahelduvpinge standardväärtusega 220 V. Elektrooniliste vooluahelate eripäraks on võime saada väljundis konstantse amplituudiga puhtalt sinusoidset signaali.
Reguleeritavad seadmed
Need seadmed on võimelised suurendama väljundpinget ja seda suurendama. Praktikas on sagedamini seadmeid, mis võimaldavad sujuvalt muuta väljundpotentsiaali vähendatud väärtust.
Klassikaline juhtum on siis, kui sisend on 220 volti ja väljund toodab reguleeritavat konstantset pinget vahemikus 2 kuni 30 volti.
Väljundparameetri peenreguleerimisega seadmeid kasutatakse traditsiooniliselt osuti ja digitaalsete mõõteriistade testimiseks kaasaegsetes uurimislaborites.
Trafodeta seadmed
Trafodeta (inverter) seadmed on ehitatud vastavalt elektroonilisele põhimõttele, mis hõlmab eraldi juhtimismooduli kasutamist. Vahelülina kasutavad nad sagedusmuundurit, mis muundab väljundsignaali alaldamiseks mugavasse vormi. Inverterseadmete kaasaegsetes mudelites on sageli paigaldatud programmeeritavad mikrokontrollerid, mis parandavad oluliselt konversiooni juhtimise kvaliteeti.
Kõrgepingeseadmeid esindavad juba kirjeldatud jaamatrafod, mis suurendavad ja vähendavad edastatavat pinget vajalikes suhetes.
Kõrgepingeliinide kaudu energia edastamisel ja sellele järgneval muundamisel püüavad nad vähendada selle kadusid vattides miinimumini.
Sellesse klassi kuuluvad ka seadmed, mis genereerivad signaali valgusvihu juhtimiseks televisioonitorus (kineskoop).
