Diferència clau: convertidor de tensió vs transformador
A la pràctica, la tensió es subministra des de moltes fonts diferents, sovint per la xarxa elèctrica. Aquestes fonts de tensió, ja sigui CA o CC, tenen un valor de voltatge específic o estàndard (per exemple, 230 V a la xarxa elèctrica de CA i 12 V CC a la bateria d'un cotxe). Tanmateix, els dispositius elèctrics i electrònics no funcionen realment en aquestes tensions específiques; es fan funcionar amb aquesta tensió mitjançant un mètode de conversió de tensió a la font d'alimentació. Els convertidors de tensió i els transformadors són dos tipus de mètodes que realitzen aquesta conversió de tensió. La diferència clau entre el convertidor de tensió i el transformador és que el transformador només pot convertir les tensions de CA, mentre que els convertidors de tensió es fan per convertir entre ambdós tipus de voltatges.
Què és un transformador?
Un transformador transforma una tensió variable en el temps, normalment una tensió alterna sinusoïdal. Funciona amb els principis de la inducció electromagnètica.
Figura 01: Transformador
Tal com es mostra a la figura anterior, dues bobines conductores (generalment de coure), primàries i secundàries, s'enrotllen al voltant d'un nucli ferromagnètic comú. Segons la llei d'inducció de Faraday, la tensió variable a la bobina primària produeix un corrent variable en el temps que circula al voltant del nucli. Això produeix un camp magnètic variable en el temps i el flux magnètic es transfereix al nucli a la bobina secundària. El flux variable en el temps crea un corrent variable en el temps a la bobina secundària i, en conseqüència, una tensió variable en el temps a la bobina secundària.
En una situació ideal en què no es produeix cap pèrdua de potència, la potència d'entrada al costat primari és igual a la potència de sortida al secundari. Així, IpVp =IsVs
També, Ip/Is=Ns/N p
Això fa que la relació de conversió de voltatge sigui igual a la relació del nombre de voltes.
VsVp=Ns/Np
Per exemple, un transformador de 230 V/12 V té una relació de volta de 230/12 entre primari i secundari.
En la transmissió d'energia, s'ha d'augmentar la tensió generada a la central elèctrica per reduir el corrent de transmissió i, per tant, reduir la pèrdua d'energia. A les subestacions i estacions de distribució, la tensió es redueix al nivell de distribució. En una aplicació final com una bombeta LED, la tensió de CA de la xarxa s'ha de convertir a uns 12-5 V CC. Els transformadors augmentadors i els transformadors reductors s'utilitzen per augmentar i baixar la tensió del costat primari al secundari, respectivament.
Què és un convertidor de tensió?
La conversió de voltatge es pot realitzar de moltes formes, com ara CA a CC, CC a CA, CA a CA i CC a CC. Tanmateix, els convertidors de CC a CA solen anomenar-se inversors. No obstant això, tots aquests convertidors i inversors no són unitats d'un sol component com els transformadors, sinó que són circuits electrònics. S'utilitzen com a fonts d'alimentació diferents.
Convertidors de CA a CC
Aquests són els tipus més comuns de convertidors de tensió. S'utilitzen a les unitats de font d'alimentació de molts aparells per convertir la tensió de la xarxa de CA en voltatge de CC per als circuits electrònics.
Conversor de CC a CA o inversor
S'utilitzen principalment en la generació d'energia de reserva a partir de bancs de bateries i sistemes solars fotovoltaics. La tensió de CC dels panells fotovoltaics o de les bateries s'inverteix a la tensió de CA per alimentar la xarxa elèctrica de la casa o un edifici comercial.
Figura 02: convertidor simple de CC a CA
Conversor de CA a CA
Aquest tipus de convertidor de tensió s'utilitza com a adaptadors de viatge; també s'utilitzen en unitats d'alimentació d'aparells fabricats per a diversos països. Com que alguns països com els Estats Units i el Japó utilitzen 100-120V a la xarxa nacional i alguns com el Regne Unit, Austràlia utilitzen 220-240V, els fabricants d'electrodomèstics com televisors, rentadores, etc. utilitzen aquest tipus de convertidors de tensió per canviar la tensió del la xarxa a una tensió CA coincident abans de convertir-la en CC al sistema. És possible que els viatgers que vagin d'un país a un altre necessiten adaptadors de viatge per a diferents països perquè els seus ordinadors portàtils i carregadors de mòbils s'adaptin a la tensió de la xarxa del comtat.
Conversor DC a DC
Aquest tipus de convertidors de tensió s'utilitza als adaptadors de corrent del vehicle per fer funcionar carregadors mòbils i altres sistemes electrònics a la bateria del vehicle. Atès que la bateria sol produir 12 V CC, és possible que els dispositius hagin de canviar la tensió de 5 V a 24 V CC segons el requisit.
La topologia utilitzada en aquests convertidors i inversors pot ser diferent d'un a un altre. Allà, també poden utilitzar transformadors per convertir l' alta tensió a una de més baixa. Per exemple, en una font d'alimentació de corrent continu lineal, s'utilitza un transformador a l'entrada per baixar la xarxa de CA al nivell desitjat. Però també hi ha aplicacions sense transformador. En la topologia sense transformador, la tensió de CC (ja sigui d'entrada o convertida des de CA) s'encén i s'apaga per fer un senyal de CC polsat d' alta freqüència. La relació de temps d'encesa i apagat defineix el nivell de tensió de sortida CC. Això es pot considerar com una transformació gradual. A més, s'utilitzen convertidors buck, convertidors boost i convertidors buck-boost per convertir aquesta tensió de corrent continu pulsada en una tensió més alta o més baixa desitjada. Aquest tipus de convertidors són només circuits electrònics formats per transistors, inductors i condensadors.
No obstant això, els dissenys implicats en circuits sense transformador i fonts d'alimentació de mode commutat que utilitzen transformadors comparativament més petits són més barats de produir. A més, la seva eficiència és més alta i la mida i el pes són menors.
Quina diferència hi ha entre el convertidor de tensió i el transformador?
Convertidor de tensió vs transformador |
|
| Hi ha diferents tipus de convertidors de tensió per realitzar conversions entre voltatges de corrent continu i alternatius. | Els transformadors només s'utilitzen per convertir tensions alternes; no poden funcionar en corrent continu. |
| Components | |
| Els convertidors de tensió són circuits electrònics, de vegades també equipats amb transformadors. | Els transformadors estan formats per bobines de coure, terminals i nuclis de ferrita; és un dispositiu autònom. |
| Principi de treball | |
| La majoria dels convertidors de tensió funcionen amb principis electrònics i commutació de semiconductors. | El principi bàsic del funcionament del transformador és l'electromagnetisme. |
| Eficiència | |
| Els convertidors de tensió tenen una eficiència comparativament més alta a causa de la baixa generació de calor durant la commutació dels semiconductors. | Els transformadors són menys eficients, ja que s'enfronten a diverses pèrdues d'energia, inclosa una gran generació de calor a causa del coure. |
| Aplicacions | |
| Els convertidors de tensió s'utilitzen principalment en dispositius portàtils, com ara adaptadors de corrent, adaptadors de viatge, etc., ja que són més lleugers i petits. | Els transformadors s'utilitzen en moltes aplicacions, fins i tot en convertidors de tensió. Tanmateix, si s'han de convertir tensions més altes, s'han d'utilitzar transformadors grans. |
Resum: convertidor de tensió vs transformador
Els transformadors i els convertidors de tensió són dos tipus de dispositius convertidors de potència. Mentre que un transformador és un dispositiu autònom, els convertidors de tensió són circuits electrònics formats per semiconductors, inductors, condensadors i, de vegades, fins i tot transformadors. Els convertidors de tensió es poden utilitzar amb entrada de CC o CA per convertir-los en CA o CC. Però els transformadors només poden tenir una entrada de voltatges AC. Aquesta és la diferència principal entre el convertidor de tensió i el transformador.
Baixa la versió PDF de Voltage Converter vs Transformer
Podeu baixar la versió PDF d'aquest article i utilitzar-la per a finalitats fora de línia segons les notes de citació. Baixeu la versió PDF aquí Diferència entre el convertidor de tensió i el transformador.
