Nøgleforskel – Spændingsomformer vs Transformer
I praksis leveres spændingen fra mange forskellige kilder, ofte af lysnettet. Disse spændingskilder, enten AC eller DC, har en specifik eller en standardværdi for spænding (for eksempel 230V i AC-nettet og 12V DC i et bilbatteri). De elektriske og elektroniske enheder fungerer dog ikke rigtig i disse specifikke spændinger; de er lavet til at arbejde på den spænding ved en spændingskonverteringsmetode i strømforsyningen. Spændingsomformere og transformere er to typer metoder, der udfører denne spændingskonvertering. Den vigtigste forskel mellem spændingsomformer og transformer er, at transformer kun er i stand til at konvertere AC-spændinger, mens spændingsomformere er lavet til at konvertere mellem begge typer spændinger.
Hvad er en transformer?
En transformer transformerer en tidsvarierende spænding, typisk en sinusformet vekselspænding. Det fungerer efter principperne for elektromagnetisk induktion.
Figur 01: Transformer
Som afbildet i ovenstående figur er to ledende (norm alt kobber) spoler, primære og sekundære, viklet omkring en fælles ferromagnetisk kerne. I henhold til Faradays induktionslov producerer den varierende spænding på primærspolen en tidsvarierende strøm, der løber rundt om kernen. Dette frembringer et tidsvarierende magnetfelt, og den magnetiske flux overføres til kernen til den sekundære spole. Den tidsvarierende flux skaber en tidsvarierende strøm i sekundærspolen og følgelig en tidsvarierende spænding på sekundærspolen.
I en ideel situation, hvor der ikke forekommer strømtab, er effektindgangen til den primære side lig med udgangseffekten ved den sekundære. Således
IpVp =IsVs
Også
Ip/Is=Ns/N p
Dette gør spændingskonverteringsforholdet lig med forholdet mellem antallet af omdrejninger.
VsVp=Ns/Np
For eksempel har en 230V/12V-transformator et drejningsforhold på 230/12 primær til sekundær.
I krafttransmission bør den genererede spænding på kraftværket øges for at gøre transmissionsstrømmen lav, og derved gøre strømtabet lavt. På transformerstationer og distributionsstationer trappes spændingen ned til fordelingsniveauet. På en slutanvendelse som en LED-pære skal netspændingen konverteres til ca. 12-5V DC. Step-up-transformere og step-down-transformere bruges til henholdsvis at hæve og sænke den primære sidespænding ind i den sekundære.
Hvad er en spændingsomformer?
Spændingskonvertering kan udføres i mange former, såsom AC til DC, DC til AC, AC til AC og DC til DC. Imidlertid kaldes DC til AC-konvertere norm alt som invertere. Ikke desto mindre er alle disse omformere og invertere ikke enkeltkomponentenheder som transformere, men er elektroniske kredsløb. Disse bruges som forskellige strømforsyningsenheder.
AC til DC-konvertere
Dette er den mest almindelige type spændingsomformere. Disse bruges i strømforsyningsenheder til mange apparater til at konvertere AC-netspænding til DC-spænding for det elektroniske kredsløb.
DC til AC-konverter eller inverter
Disse bruges mest til backup-strømproduktion fra batteribanker og solcelleanlæg. DC-spændingen på PV-panelerne eller batterierne vendes om til AC-spænding for at forsyne husets eller en erhvervsbygnings netstrøm.
Figur 02: Simpel DC til AC-konverter
AC til AC-konverter
Denne type spændingsomformer bruges som rejseadaptere; de bruges også i strømforsyningsenheder til apparater lavet til multilande. Da nogle lande som USA og Japan bruger 100-120V i det nationale elnet og nogle som Storbritannien, Australien bruger 220-240V, bruger producenter af elektroniske apparater som tv'er, vaskemaskiner osv. denne type spændingsomformere til at ændre spændingen på lysnettet til en tilsvarende AC-spænding, før den konverteres til DC i systemet. Rejsende, der rejser fra et land til et andet, har muligvis brug for rejseadaptere til forskellige lande for at få deres bærbare computere og mobilopladere til at tilpasse sig amtets netspænding.
DC til DC-konverter
Denne type spændingsomformere bruges i bilstrømadaptere til at køre mobilopladere og andre elektroniske systemer på køretøjets batteri. Da batteriet norm alt producerer 12V DC, skal enhederne muligvis ændre spændingen fra 5V til 24V DC afhængigt af kravet.
Topologien, der bruges i disse omformere og invertere, kan være forskellig fra den ene til den anden. Der kan de også bruge transformere til at konvertere højspænding til en lavere. For eksempel i en lineær jævnstrømsforsyning bruges en transformer ved indgangen til at sænke AC-nettet til et ønsket niveau. Men der er også applikationer uden transformer. I transformerløs topologi tændes og slukkes DC-spændingen (enten fra input eller konverteret fra AC) for at lave et højfrekvent pulseret –DC-signal. Tænd-sluk-tidsforholdet definerer udgangs-DC-spændingsniveauet. Dette kan betragtes som en nedtrapningstransformation. Derudover anvendes buck-konvertere, boost-konvertere og buck-boost-konvertere til at konvertere denne pulserende jævnspænding til en ønsket højere eller lavere spænding. Disse typer konvertere er udelukkende elektroniske kredsløb, der består af transistorer, induktorer og kondensatorer.
Designer involveret i transformerløse kredsløb og switched-mode strømforsyninger, der bruger forholdsvis mindre transformere, er imidlertid billigere at producere. Desuden er deres effektivitet højere, og størrelsen og vægten er mindre.
Hvad er forskellen mellem spændingsomformer og transformer?
Voltage Converter vs Transformer |
|
| Der er forskellige typer spændingsomformere til at udføre konverteringer mellem både DC- og AC-spændinger. | Transformere bruges kun til at konvertere vekselspændinger; de kan ikke fungere i jævnstrøm. |
| Components | |
| Spændingsomformere er elektroniske kredsløb, nogle gange også udstyret med transformere. | Transformere består af kobberspoler, terminaler og ferritkerner; det er en selvstændig enhed. |
| Arbejdsprincip | |
| De fleste spændingsomformere arbejder efter elektroniske principper og halvlederskift. | Det grundlæggende princip for transformatordriften er elektromagnetisme. |
| Effektivitet | |
| Spændingsomformere har en forholdsvis højere effektivitet på grund af lav varmeudvikling under halvlederskift. | Transformere er mindre effektive, da de står over for adskillige strømtab, herunder høj varmeudvikling på grund af kobber. |
| Applications | |
| Spændingsomformere bruges mest i bærbare enheder såsom strømadaptere, rejseadaptere osv., da de er lettere og mindre. | Transformere bruges i mange applikationer, selv i spændingsomformere. Men hvis højere spændinger skal konverteres, skal der bruges store transformere. |
Oversigt – Spændingsomformer vs Transformer
Transformere og spændingsomformere er to typer strømkonverterenheder. Mens en transformer er en enkeltstående enhed, er spændingsomformere elektroniske kredsløb, der består af halvledere, induktorer, kondensatorer og nogle gange endda transformere. Spændingsomformere kan bruges med DC eller AC input til at konvertere dem enten til AC eller DC. Men transformere kan kun have en input af AC-spændinger. Dette er hovedforskellen mellem spændingsomformer og transformer.
Download PDF-version af Voltage Converter vs Transformer
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnoter. Download venligst PDF-version her. Forskel mellem spændingsomformer og transformer.
