Differenza chiave - Convertitore di tensione vs trasformatore
In pratica, la tensione è fornita da molte sorgenti diverse, spesso dall'alimentazione di rete. Tali sorgenti di tensione, CA o CC, hanno un valore di tensione specifico o standard (ad esempio, 230 V nella rete CA e 12V CC nella batteria di un'auto). Tuttavia, i dispositivi elettrici ed elettronici non funzionano realmente con queste specifiche tensioni; sono fatti per funzionare su quella tensione mediante un metodo di conversione della tensione nell'alimentatore. Convertitori e trasformatori di tensione sono due tipi di metodi che eseguono questa conversione di tensione. La differenza fondamentale tra convertitore di tensione e trasformatore è che il trasformatore è in grado di convertire solo tensioni CA mentre i convertitori di tensione sono realizzati per convertire tra entrambi i tipi di tensioni.
CONTENUTI
1. Panoramica e differenza fondamentale
2. Che cos'è un trasformatore
3. Che cos'è un convertitore di tensione
4. Confronto affiancato - Convertitore di tensione vs trasformatore in forma tabulare
5. Riepilogo
Cos'è un trasformatore?
Un trasformatore trasforma una tensione variabile nel tempo, tipicamente una tensione CA sinusoidale. Funziona sui principi dell'induzione elettromagnetica.
Figura 01: trasformatore
Come illustrato nella figura sopra, due bobine conduttive (solitamente in rame), primaria e secondaria, sono avvolte attorno a un nucleo ferromagnetico comune. Secondo la legge di induzione di Faraday, la tensione variabile sulla bobina primaria produce una corrente variabile nel tempo che scorre intorno al nucleo. Questo produce un campo magnetico variabile nel tempo e il flusso magnetico viene trasferito attraverso il nucleo alla bobina secondaria. Il flusso variabile nel tempo crea una corrente variabile nel tempo nella bobina secondaria e, di conseguenza, una tensione variabile nel tempo sulla bobina secondaria.
In una situazione ideale in cui non si verifica alcuna perdita di potenza, la potenza in ingresso sul lato primario è uguale alla potenza in uscita sul secondario. Quindi, I p V p = I s V s
Anche, Io p / io s = N s / N p
Ciò rende il rapporto di conversione della tensione uguale al rapporto del numero di spire.
V s V p = N s / N p
Ad esempio, un trasformatore 230V / 12V ha il rapporto di rotazione di 230/12 da primario a secondario.
Nella trasmissione di potenza, la tensione generata nella centrale elettrica dovrebbe essere aumentata per ridurre la corrente di trasmissione, riducendo così la perdita di potenza. Nelle sottostazioni e nelle stazioni di distribuzione, la tensione viene ridotta al livello di distribuzione. Su un'applicazione finale come una lampadina a LED, la tensione di rete CA deve essere convertita a circa 12-5 V CC. I trasformatori step-up e i trasformatori step-down vengono utilizzati per aumentare e diminuire la tensione del lato primario nel secondario, rispettivamente.
Cos'è un convertitore di tensione?
La conversione della tensione può essere eseguita in molte forme come CA in CC, CC in CA, CA in CA e CC in CC. Tuttavia, i convertitori da CC a CA vengono solitamente chiamati inverter. Tuttavia, tutti questi convertitori e inverter non sono unità monocomponenti come i trasformatori, ma sono circuiti elettronici. Questi sono usati come diversi alimentatori.
Convertitori da CA a CC
Questi sono i tipi più comuni di convertitori di tensione. Questi vengono utilizzati negli alimentatori di molti apparecchi per convertire la tensione di rete CA in tensione CC per i circuiti elettronici.
Convertitore da CC a CA o inverter
Questi sono utilizzati principalmente nella generazione di energia di backup da banchi di batterie e sistemi solari fotovoltaici. La tensione CC dei pannelli FV o delle batterie viene invertita in tensione CA per alimentare la rete elettrica della casa o di un edificio commerciale.
Figura 02: semplice convertitore da CC a CA.
Convertitore da CA a CA
Questo tipo di convertitore di tensione viene utilizzato come adattatori da viaggio; vengono utilizzati anche negli alimentatori di apparecchi realizzati per più paesi. Poiché alcuni paesi come gli Stati Uniti e il Giappone utilizzano 100-120 V nella rete nazionale e alcuni come il Regno Unito, l'Australia utilizza 220-240 V, i produttori di apparecchi elettronici come TV, lavatrici, ecc. Utilizzano questo tipo di convertitori di tensione per modificare la tensione del rete a una tensione CA corrispondente prima di convertirla in CC nel sistema. I viaggiatori che si spostano da un paese all'altro potrebbero aver bisogno di adattatori da viaggio per paesi diversi per adattare i loro laptop e caricabatterie mobili alla tensione di rete della contea.
Convertitore da DC a DC
Questo tipo di convertitori di tensione viene utilizzato negli adattatori di alimentazione per veicoli per eseguire caricabatterie mobili e altri sistemi elettronici sulla batteria del veicolo. Poiché la batteria di solito produce 12 V CC, i dispositivi potrebbero dover cambiare la tensione da 5 V a 24 V CC a seconda delle esigenze.
La topologia utilizzata in questi convertitori e inverter può essere diversa l'una dall'altra. Lì, possono usare anche trasformatori per convertire l'alta tensione in una più bassa. Ad esempio, in un alimentatore CC lineare, viene utilizzato un trasformatore all'ingresso per abbassare la rete CA al livello desiderato. Ma ci sono anche applicazioni senza trasformatore. Nella topologia senza trasformatore, la tensione CC (dall'ingresso o convertita da CA) viene attivata e disattivata per produrre un segnale-CC pulsato ad alta frequenza. Il rapporto del tempo di accensione e spegnimento definisce il livello di tensione CC in uscita. Questa può essere considerata una trasformazione graduale. Inoltre, convertitori buck, convertitori boost e convertitori buck-boost vengono impiegati per convertire questa tensione continua pulsante in una tensione più alta o più bassa desiderata. Questi tipi di convertitori sono esclusivamente circuiti elettronici costituiti da transistor, induttori,e condensatori.
Tuttavia, i progetti coinvolti in circuiti senza trasformatore e alimentatori a commutazione che utilizzano trasformatori relativamente più piccoli sono più economici da produrre. Inoltre, la loro efficienza è maggiore e le dimensioni e il peso sono inferiori.
Qual è la differenza tra convertitore di tensione e trasformatore?
Articolo diff. Al centro prima della tabella
Convertitore di tensione vs trasformatore |
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| Esistono diversi tipi di convertitori di tensione per eseguire conversioni tra tensioni CC e CA. | I trasformatori vengono utilizzati solo per convertire tensioni alternate; non possono funzionare in corrente continua. |
| Componenti | |
| I convertitori di tensione sono circuiti elettronici, a volte dotati anche di trasformatori. | I trasformatori sono costituiti da bobine di rame, terminali e nuclei di ferrite; è un dispositivo autonomo. |
| Principio di funzionamento | |
| La maggior parte dei convertitori di tensione funziona su principi elettronici e commutazione di semiconduttori. | Il principio di base del funzionamento del trasformatore è l'elettromagnetismo. |
| Efficienza | |
| I convertitori di tensione hanno un'efficienza comparativamente maggiore a causa della bassa generazione di calore durante la commutazione dei semiconduttori. | I trasformatori sono meno efficienti poiché devono affrontare diverse perdite di potenza, inclusa l'elevata generazione di calore dovuta al rame. |
| Applicazioni | |
| I convertitori di tensione vengono utilizzati principalmente in dispositivi portatili come adattatori di alimentazione, adattatori da viaggio, ecc. Poiché sono più leggeri e più piccoli. | I trasformatori sono utilizzati in molte applicazioni, anche nei convertitori di tensione. Tuttavia, se si devono convertire tensioni più elevate, è necessario utilizzare trasformatori di grandi dimensioni. |
Riepilogo: convertitore di tensione vs trasformatore
Trasformatori e convertitori di tensione sono due tipi di dispositivi di conversione di potenza. Mentre un trasformatore è un singolo dispositivo autonomo, i convertitori di tensione sono circuiti elettronici costituiti da semiconduttori, induttori, condensatori e talvolta anche trasformatori. I convertitori di tensione possono essere utilizzati con ingresso CC o CA per convertirli in CA o CC. Ma i trasformatori possono avere solo un ingresso di tensioni CA. Questa è la principale differenza tra convertitore di tensione e trasformatore.
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