Высоковольтный преобразователь частоты

Преобразователь входного напряжения 4…28 В в напряжение 1000 В/15 мА

Отличительной особенностью микросхемы обратноходового преобразователя LT8304-1 является небольшое количество необходимых внешних компонентов. На Рисунке 1 показана законченная схема, преобразующая напряжение от 4 В до 28 В в напряжение 1000 В при максимальном токе нагрузки 15 мА. Значение допустимого выходного тока увеличивается с ростом входного напряжения, достигая 13 мА, когда входное напряжение становится больше 24 В. Способность LT8304-1 измерять выходное напряжение с помощью сигнала, снимаемого с первичной обмотки трансформатора, делает ненужными как громоздкий делитель напряжения, так и оптическую развязку.

Рисунок 1.	Законченный изолированный обратноходовой преобразователь входного напряжения 4…28 В в напряжение 1000 В/15 мА.

Подробное руководство по расчету допустимых напряжений и токов компонентов, окружающих LT8304-1, можно найти в техническом описании микросхемы. Примечательно, что в этом 1000-вольтовом решении используется трансформатор с тремя разделенными вторичными обмотками. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичных обмоток равно 1:10:10:10, а не 1:30, как было бы в случае одной вторичной обмотки. Трансформатор 1:10:10:10 позволяет распределить высокое выходное напряжение между тремя высоковольтными выходными диодами и тремя высоковольтными конденсаторами. При этом требования к максимально допустимому напряжению отдельных компонентов снижаются втрое, давая больше возможностей для выбора выходных диодов и выходных конденсаторов.

Рисунок 2.	Зависимость КПД схемы на Рисунке 1 от тока нагрузки при различных входных напряжениях.

На Рисунке 2 представлены графики зависимости КПД от тока нагрузки для различных входных напряжений. Пиковый КПД обратноходового преобразователя достигает 90.5%. Даже без оптоизолятора качество стабилизации остается хорошим при разных входных напряжениях, и, как видно из Рисунка 3, характеризуются типовыми значениями от 2% до 3%.

Рисунок 3.	Зависимость выходного напряжения схемы на Рисунке 1 от тока нагрузки при различных входных напряжениях.

Высоковольтный преобразователь напряжения

Такое электронное устройство, которое предназначено для получения переменного или постоянного высокого напряжения (до нескольких тысяч вольт). Например, такие устройства применяются для получения высоковольтной энергии на кинескопы телевизоров, а также для лабораторных исследований и проверки электрооборудования напряжением, повышенным в несколько раз. Кабеля или же силовые цепи масляных выключателей, рассчитанных на напряжение 6 кВ, испытывают напряжением 30 кВ и выше, правда, такая величина напряжения не обладает высокой мощностью, и при пробое сразу же отключается. Эти преобразователи довольно компактны ведь их приходится переносить персоналу от одной подстанции к другой, чаще всего вручную. Нужно заметить, что все лабораторные блоки питания и преобразователи обладаю почти эталонным, точным напряжением.

Более простые высоковольтные преобразователи применяются для запуска люминесцентных ламп. Сильно повысить импульс до нужного можно за счёт стартера и дросселя, которые могут иметь электронную или же электромеханическую основу.

Промышленные установки, выполняющие преобразование более низкого напряжения в высокое, имеют множество защит и выполняются на повышающих трансформаторах (ПТН). Вот одна из таких схем дающая на выходе от 8 до 16 тысяч Вольт, при этом для его работы необходимо всего около 50 В.

Из-за того, что в обмотках трансформаторов вырабатывается и протекает довольно высокое напряжение, то и к изоляции этих обмоток, а также к её качеству предъявляются высокие требования. Для того чтобы устранить возможность появления коронирующих разрядов, детали высоковольтного выпрямителя должны быть припаяны к плате аккуратно, без заусенцев и острых углов, после чего залиты с обеих сторон эпоксидной смолой или слоем парафина толщиной 2…3 мм, обеспечивающим изоляцию друг от друга. Иногда данные электронные системы и устройства называют повышающий преобразователь напряжения.

Следующая схема представляет собой линейный резонансный преобразователь напряжения, который работает в режиме повышения. Он основан на разделении функций повышения U и его чёткой стабилизации в абсолютно разных каскадах.

При этом некоторые инверторные блоки можно заставить работать с минимальными потерями на силовых ключах, а также на выпрямленном мосте, где появляется высоковольтное напряжение.

Технические характеристики преобразователя напряжения измерительного высоковольтного емкостного масштабного ПВЕ-10:

Комплект поставки ПВЕ-10

Делаем электрошокер: подготовка

Электрошоковые устройства могут быть очень мощными. Законом разрешено использовать устройства до 3 Ватт, которые не способны нанести тяжкий вред здоровью, но гарантируют довольно сильный удар током и ожог.

Схема устройства следующая:

• источник питания;
• повышающий преобразователь;
• высоковольтный умножитель напряжения.

Можно использовать обычный литий-ионный аккумулятор компактных размеров, лучше — литий-железофосфатный. Он имеет меньшую емкость при одинаковом весе, а номинальное напряжение составляет 3,2 вольт против 3,7 вольта в литий-ионном варианте.

Такое устройство обладает массой преимуществ:

• При собственной емкости всего в 700 мА/часов такой способен отдавать токи в 30-50 А.
• Имеет срок службы 10-15 лет.
• Способен работать при температуре до -30 градусов без утраты емкости и прочих негативных последствий.
• Экологически чист, безопасен, не вздувается и не взрывается.
• Утрачивает емкость гораздо медленнее.
• Не так чувствителен к параметрам зарядного устройства, может быть заряжен большими токами, не перегреваясь.

Для преобразователя можно использовать готовую модель из Китая. Или изготовить его собственными руками

Самое важное в таком устройстве – трансформатор. Его можно взять от дежурного источника неработающего блока питания компьютера

Желательно, чтобы он был удлиненного типа, что облегчит процесс мотания.

Высоковольтный частотный преобразователь Rockwell Automation

Квалифицированные специалисты нашей страны накопили необходимый опыт по внедрению в эксплуатацию высоковольтных частотных преобразователей из Америки Rockwell Automation. Оборудование и механизмы (Rockwell Automation) этой фирмы изготовлено с должным качеством выходной мощности (кВт) и необходимыми в действии функциями. Выбранное направление изготовления (преобразователи частоты Rockwell Automation) компании дало большое применение:

• Регулирование оборотов двигателей.
• Пуска двигателей в безопасном режиме.
• Защищенность от аварий двигателей.

Преобразователи частоты серии Powerflex американской компании Rockwell Automation предлагают регулирование направления вращения, момента и выходной скорости вращения высоковольтных электродвигателей переменного тока. Временной период для монтажа и работ по наладке и пуску приводов двигателей доведен до минимального значения, благодаря американской технологии.

Расчет необходимого диаметра провода

Сечение проводов рассчитывается, базируясь на значение и плотность тока (среднее значение 2 А/мм2).

Ток на первичной намотке:

С такими исходными данными диаметр провода (без изоляции):

Если под рукой нет провода с рассчитанным диаметром, можно параллельно соединить несколько более тонких таким образом, чтобы сумма сечений не оказалась меньше рассчитанной.

Для расчета поперечного сечения используется формула:

Если обмотка низкого напряжения создается из толстого провода и располагается над другими витками, плотность тока увеличивается до 2,5-3 А/мм2 благодаря улучшению охлаждения. В формулу 0,8 заменяется на 0,7 или 0,65.

От необходимости в вычислениях освобождают специальные таблицы, например:

В заключении необходимо вычислить диаметр проводов с изоляцией.

Площадь сечения всех витков любой обмотки:

0,8d2_из

d_из – диаметр с изоляцией

Все рассчитанные площади складываются, полученное значение умножается на 2 или 3 (это площадь окна сердечника).

Пример расчета

Требуется преобразователь, питающийся от сети 220 В, на вторичной обмотке которого должно быть напряжение 6,3 В и ток 50 мА.

Мощность вторичной намотки:

P₂=6,3*3=18,9 Вт

Мощность первичной намотки:

P₁=1,25*18,9=23,625 Вт

Площадь сечения сердечника (если он изготовлен из трансформаторной стали): примерно 4,7 см2.

Количество витков (на один вольт):

50/4,7=10,6

Ток на первичной намотке:

24/220=0,1 А

Количество витков на первичной обмотке:

10,6*220=2332

Диаметр провода: 0,8 мм

Количество витков на вторичной обмотке:

10,6*6,3=78 (примерно)

Диаметр провода: 0,17 мм

Диаметр с изоляцией определяется по таблице:

0,8 – 0,85 мм;

0,17 – 0,185 мм.

Провод лучше всего взять медный, изоляция эмалированная.

Если удалось найти трансформатор, который возможно перемотать, в процессе размотки нужно сосчитать, сколько витков во вторичной обмотке. Если известен коэффициент трансформации, можно определить, сколько витков требуется для нового преобразователя.

Состав преобразователя частоты ABS-DRIVE-A

Главные достоинства:

• Наилучшая ценовая линейка при качестве.
• Схема образования выходного напряжения выхода со многими уровнями дает форму синуса выхода без возникновения высоких гармоник.
• Встроенный силовой трансформатор со многими обмотками в одном щите, новая схема образования части преобразования дают синус тока потребления и не возникает влияние на сеть питания высоких гармоник.
• Увеличенная гарантия надежности. При отказе нескольких ячеек регулировка электрического двигателя будет продолжаться при уменьшении мощности выхода (кВт) до наступления ремонта преобразователь частоты.
• Нет нужды в монтаже фильтров выхода электромотора для оптимизации формы тока выхода.
• Протяженность линии подсоединяемого электромотора до 1 километра.
• В основном комплекте: пульт управления с множеством опций с индикатором на жидких кристаллах, удобное русское меню, запчасти и инструмент для функционирования и работы за время гарантийного срока, все документы (испытательные, конструкторские, эксплуатационные). Все оформлено по стандартам нашей страны.
• Опции шунтирования в автоматическом режиме преобразователи частоты во время блокировок, которые обусловили выключение, подключение мотора на сеть напряжения 6 или 10 киловольт.

Защита, самодиагностика поломок:

• От внутренних замыканий, выходных замыканий инвертора, защита тока, от чрезмерного нагрева выпрямителя, преобразователя и механизма отброса энергии при отсутствии вентиляции, от отключения питания, сильного увеличения и уменьшения напряжения, уменьшением мощности выхода (кВт), способности регулировки мотора.
• От открывания щитовых дверей.
• Регулятор с многими опциями, эффективно регулирует в автоматическом режиме значения процесса.
• Опция действия инвертора с группой насосов с подхватыванием в резерве и переключением на основную сеть питания.
• Комплектование и согласование работы различного оборудования (моторы, механизмы техпроцесса).

Высоковольтный преобразователь напряжения серии M2 (высоковольтный DC-DC преобразователь)

Усовершенствование моделей

Есть множество подобных изобретений, но мощность их недостаточно высока. Для зарядки телефона нужно как минимум 2 Вт на выходе такого моторчика для старой модели мобильного устройства и не менее 5 Вт — для современного смартфона.

Где взять высоковольтный модуль с хорошей мощностью? Попытаемся его сделать самостоятельно. Подберем удобную ручку вращения для шаговика, все выводы проводов подсоединим по схеме. Результирующие выводы постоянного тока будут идти на ваттметр и на нагрузку, которая подобрана под этот двигатель и под обороты по оптимальным параметрам.

Какую же мощность удастся развить на крупном шаговом двигателе при оборотах в количестве 120 в минуту? Начнем опыт. Ваттметр показывает 0,8 Вт при напряжении 6 вольт и токе 0,11–0,12 ампер. При более быстром вращении пиковая цифра достигает 1 ампера, но это при очень быстрых оборотах.

Следовательно, подобное устройство требует усовершенствования. Нужен преобразователь, повышающий обороты в 3-4 раза, чтобы успешно можно было заряжать телефон в походных условиях.

Для этого применяется коллекторный моторчик. Можно сделать ременную передачу на этот двигатель, чтобы повысить его обороты в 3 раза. Получится установка с диаметром шкива, который в 3 раза больше того, который установлен на шаговом двигателе. Теперь такое устройство будет вращаться в 3 раза быстрее, что позволит достигнуть показателей в 2–2,2 Вт. При этом напряжение – 17 вольт, ток – 0,12-0,13 ампер. Такая мощность уже более значительна. Если устройство закрепить на столе, крутить ручку достаточно просто.

Чем больше обороты, тем больше полезной мощности может выдать генератор.

Как это работает

   После нажатия кнопки, ИК-диод включается и луч света попадает на датчик оптрона, этот датчик имеет выходное сопротивление около 50 Ом, что достаточно для включения транзистора 2n2222. Этот транзистор подаёт энергию батареи для питания таймера 555

Частоту и скважность импульсов можно регулировать изменением номиналов компонентов обвязки. В данном случае частота может регулироваться с помощью потенциометра

Эти колебания, через транзистор BD679, усиливающий импульсы тока, поступают на первичную катушку. Со вторичной снимается переменное напряжение, увеличенное в 1000 раз, и выпрямляется ВВ умножителем.

Скалярные устройства

Скалярные преобразователи управляются только при помощи модуляторов. В данном случае можно устанавливать пульт для дистанционного изменения мощности двигателя. Наиболее часто на рынке предлагаются именно одноступенчатые скалярные модификации. Резисторы в них используются разного типа. Как правило, модели продаются с одним реле. Выпрямители у скалярных модификаций встречаются редко. Расширители для коротковолновых помех устанавливаются с изоляторами.

У некоторых модификаций используются триггерные блоки. Такие преобразователи хорошо подходят для компрессоров большой мощности

Если говорить про параметры, то важно отметить, что показатель номинального напряжения у них колеблется в районе 220 В при частоте в 60 Гц. Перегрузки система максимум способна выдерживать в 5 В

По точности стабилизации модели отличаются. В среднем указанный параметр не превышает 3 %.

Преобразователь напряжения для дома

С преобразователями напряжения для дома обычный человек сталкивается очень часто, ведь во многих устройствах есть блок питания. Чаще всего это понижающие преобразователи, имеющие гальваническую развязку. Например, зарядные устройства мобильных телефонов и ноутбуков, персональные стационарные компьютеры, радиоприёмники, стереосистемы, различные медиапроигрыватели и этот перечень можно продолжать очень долго, так как их разнообразие и применения в быту в последнее время очень широко.

Бесперебойные блоки питания оснащены накопителями энергии в виде аккумуляторов. Такие устройства применяются также для поддержания работоспособности системы отопления, во время неожиданного отключения электроэнергии. Иногда преобразователи для дома могут быть выполнены по инверторной схеме, то есть подключив его к источнику постоянного тока (аккумулятору), работающего за счёт химической реакции можно получить на выходе обычное переменное напряжение, величина которого будет 220 Вольт. Особенностью данных схем является возможность получить на выходе чистый синусоидальный сигнал.

Одной из очень важных характеристик, применяемых в быту преобразователей, является стабильная величины сигнала на выходе устройства, независимо от того сколько вольт подаётся на его вход. Эта функциональная особенность блоков питания связана с тем, что для стабильной и продолжительной работы микросхем и других полупроводниковых устройств необходимо чётко нормированное напряжение, да ещё и без пульсаций.

Основными критериями выбора преобразователя для дома или квартиры являются:

1. Мощность;
2. Величина входного и выходного напряжения;
3. Возможность стабилизации и её пределы;
4. Величина тока на нагрузке;
5. Минимизация нагрева, то есть лучше чтобы преобразователь работал в режиме с запасом по мощности;
6. Вентиляция устройства, может быть естественная или принудительная;
7. Хорошая шумоизоляция;
8. Наличие защит от перегрузок и перегрева.

Выбор преобразователя напряжения дело не простое, ведь от правильно выбранного преобразователя зависит и работа питаемого устройства.