AC naar DC Transformator Gids

Wisselstroom (AC) verandert periodiek van richting en levert gewoonlijk stroom voor huishoudelijke en industriële apparatuur. Het is efficiënt voor transmissie over lange afstanden, en deze stroom draagt niet bij tot spanningsverlies. Wisselstroom levert echter geen constante stroomvoorziening voor de meeste elektronische apparaten. Daarom is het nodig wisselstroom (AC) om te zetten in gelijkstroom (DC). Om wisselspanning om te zetten in gelijkspanning is een wisselstroom-gelijkstroomtransformator nodig.

Inhoudsopgave

• Wat is een AC naar DC transformator?
• Het ontwerpen van een AC naar DC transformator
• Halve-golf gelijkrichting
• Vol-golf gelijkrichting
• Hoe kies je een transformator?
• Te overwegen factoren bij de keuze van een transformator
• Toepassingen van AC naar DC transformatoren
• Beperkingen van AC naar DC transformatoren
• FAQs

Wat is een AC naar DC transformator?

Een transformator is een apparaat dat wordt gebruikt om elektrische energie van het ene wisselstroomcircuit naar het andere over te brengen. Een transformator kan de wisselspanning verhogen (step-up) of verlagen (step-down) en maakt gebruik van het principe van elektromagnetische inductie om de wisselspanning te verlagen of te verhogen. Transformatoren worden veel gebruikt op laagspanningsapparatuur zoals deurbellen om het vermogen in de circuits te verminderen.

Een transformator heeft een primaire wikkeling (afbeelding 2, label A), een secundaire wikkeling (afbeelding 2, label B), en een magnetische kern (afbeelding 2, label C). Wanneer wisselspanning op de primaire wikkeling wordt gezet, loopt er stroom door de wikkeling waardoor een magnetische flux ontstaat. De flux verplaatst zich door de magnetische kern en bereikt de secundaire wikkeling, waardoor een stroom in de secundaire zijde wordt geïnitieerd. De secundaire wikkeling kan de spanning verhogen of verlagen ten opzichte van die aan de primaire zijde, afhankelijk van de omwentelingsverhouding.

Een AC gelijkstroomtransformator is de transformator die verbonden is met een AC gelijkrichtingscircuit. Een gelijkrichtingscircuit zet wisselspanning om in gelijkspanning nadat een transformator de wisselspanning heeft verlaagd of verhoogd. De meeste apparaten - met inbegrip van mobiele telefoons en laptops - werken op gelijkstroom (DC); gelijkrichtschakelingen zijn dus van vitaal belang.

Het ontwerpen van een AC naar DC transformator

Het kiezen van de juiste omwentelingsverhouding is de eerste stap bij het ontwerpen van een AC naar DC transformator. Om de omwentelingsverhouding te berekenen, deelt u het aantal omwentelingen in de secundaire wikkeling door het aantal omwentelingen in de primaire wikkeling. De spanningsverhouding en de omwentelingsverhouding hebben een significant verband.

primaire draaiingen/secundaire draaiingen = primaire spanning/secundaire spanning

Ook de eigenschappen van de transformator, zoals grootte en materiaal, moeten in aanmerking worden genomen. De grootte en het materiaal van een transformator zijn van grote invloed op de stroombelastbaarheid. Het stroombelastingsgetal is de maximale stroom die een transformator bij een bepaalde temperatuur kan leveren. De juiste grootte en het juiste materiaal zullen ervoor zorgen dat de transformator betrouwbare energie in een stroomkring kan omzetten. Lees ons artikel over de dimensionering en berekening van transformatoren om meer te weten te komen over de stroom- en vermogensverhoudingen in een transformator.

Het ontwerp van een AC naar DC transformator is sterk afhankelijk van het gelijkrichtingscircuit. Het type gelijkrichtingscircuit zal bepalend zijn voor het ontwerp van een AC/DC transformator. Er zijn twee soorten gelijkrichtcircuits: halfgolvige gelijkricht en volledig-golfgelijkricht.

Halve-golf gelijkrichting

De eenvoudigste vorm van een gelijkrichter is de half-golf gelijkrichter. De constructie van een halfgolvgelijkrichter is eenvoudig en bestaat uit slechts drie componenten: een diode, een transformator en een weerstandsbelasting. Naast transformatoren worden halfgolvgelijkrichters gebruikt om de vereiste gelijkspanning te produceren.

Halve-golfgelijkrichters gebruiken slechts één diode om de wisselspanning (figuur 3 met het label A) om te zetten in gelijkspanning aan de belastingsweerstand (figuur 3 met het label R). De enkele diode (figuur 3 met plaatje D) wordt in serie geschakeld met de secundaire wikkeling van de transformator (figuur 3 met plaatje B).

De diode wordt voorwaarts gericht (ON-status) en geleidt stroom, waardoor de stroom door de belastingsweerstand begint te lopen. Een diode laat de stroom slechts in één richting lopen. Tijdens de negatieve cyclus van de ingangsspanning wordt een overeenkomstige negatieve spanning geïnduceerd in de secundaire zijde, en de diode geleidt niet. Er vloeit dus geen stroom door de uitgangsweerstand tijdens de negatieve cyclus van de ingangsspanning, aangezien de diode zich gedraagt als een open circuit. Daarom geeft de uitgang alleen afwisselend positieve cycli.

Aan de secundaire uitgang vormt een condensator (figuur 3, markering C) de golfvorm tot de vereiste gelijkspanning. Het afvlakken van de variabele golfvorm is de belangrijkste uitdaging bij het gebruik van halfgolfgelijkrichters. Lees ons artikel over elektrische transformatoren voor meer informatie over de werking van gelijkrichterschakelingen.

Halfgolfgelijkrichters kennen diverse toepassingen, waaronder de volgende:

• Signaal demodulatie: Een oorspronkelijk signaal kan worden hersteld door het demodulatieproces.
• Power Rectification: Halve-golfgelijkrichters kunnen helpen bij de omzetting van wisselstroom in gelijkstroom.
• Signaal piek detector: De piekwaarde van een golfvorm kan worden gedetecteerd met een eenvoudige halve-golfdetector.

Vermogensverlies, lage spanningsafgifte en rimpelingen in de spanningsafgifte zijn echter gebruikelijk bij halfgolfgelijkrichters.

Vol-golf gelijkrichting

Volgolvige gelijkrichters zijn de beste optie voor het omzetten van wisselspanning in gelijkspanning. Een volle-golfgelijkrichter zet beide helften van een wisselspanningssignaal om in een gelijkspanningssignaal. In tegenstelling tot de halfgolvige gelijkrichters maakt de volle-golfgelijkrichter gebruik van meerdere dioden.

Volgolvgelijkrichters zijn er in twee soorten: middengelijkrichters en bruggelijkrichters. De middengelijkrichter heeft drie componenten: een transformator, twee diodes en een weerstandsbelasting. Het belangrijkste kenmerk van een middengelijkrichter is dat er een draad is verbonden met het midden van de secundaire wikkeling, zoals te zien is in figuur 4. Tijdens de positieve halve cyclus van de ingangsgolfvorm wordt diode D1 naar voren gericht, waardoor een positieve cyclus over de capacitieve belasting ontstaat. De condensator wordt gebruikt om de pulserende uitgangsgolfvorm af te vlakken. Tijdens de negatieve halve cyclus van de ingangsgolfvorm wordt diode D2 naar voren gericht, waardoor een positieve cyclus over de capacitieve belasting ontstaat.

Volledig-golf bruggelijkrichters daarentegen hebben vier diodes en een weerstandsbelasting. Tijdens de positieve halve cyclus van de ingangsspanning zijn de diodes D2 en D3 voorwaarts gericht, terwijl D1 en D4 achterwaarts gericht zijn (OFF-toestand); daardoor geleiden de diodes D2 en D3 het ingangssignaal naar de uitgang. Tijdens de negatieve halve cyclus van de ingangsspanning geleiden de diodes D1 en D4, terwijl D2 en D3 in de uit-toestand blijven, waardoor een uitgangsspanning op de belasting ontstaat. Bij een volledige gelijkrichter wordt de uitgangsspanning geproduceerd tijdens zowel de positieve als de halve cycli van de ingangsspanning, in tegenstelling tot een halfgolvige gelijkrichter. Daarom is het rendement van een volledige gelijkrichter tweemaal zo hoog als dat van een halve gelijkrichter.

De meeste apparaten maken gebruik van volledige golfgelijkrichters, zoals telefoons, televisietoestellen, radio's, laptops, enz. Volledig-golfgelijkrichters hebben een rendement van 81,2%, terwijl half-golfgelijkrichters slechts een rendement van 40,6% hebben. De constructie van volledig-golfgelijkrichters is echter duurder omdat er meerdere dioden nodig zijn.

Hoe kies je een transformator?

Bij de keuze van een transformator moeten factoren zoals de belasting en de toepassing worden geëvalueerd. Diep in het ontwerp kijken is nodig om er zeker van te zijn dat de transformator aan uw behoeften voldoet. Hier zijn vragen die u zullen helpen een transformator te vinden die aan uw behoeften voldoet.

• Heeft de transformator voldoende capaciteit om de omvang van de belasting die u verwacht aan te kunnen?
• Hoe duurzaam is de transformator?
• Kan het laadvermogen worden verhoogd om meer lading te kunnen dragen?
• Komen de kosten van de transformator overeen met uw budget?

Te overwegen factoren bij de keuze van een transformator

Veiligheidseisen

Veiligheid moet de hoogste prioriteit hebben. Controleer altijd de details om er zeker van te zijn dat de transformator niemand kan schaden. Bovendien moet de transformator gecertificeerd zijn door een veiligheidsinstantie.

Ingangs- en uitgangsspanning

De ingangs- en uitgangsspanning bepalen de gebruikte transformator. Het aantal windingen in de primaire wikkeling bepaalt de ingangsspanning. De uitgangsspanning hangt af van de wikkelingen in de secundaire wikkeling.

Montage configuraties

De meest gebruikelijke montagemogelijkheden zijn chassisbevestiging (geïnstalleerd in industriële behuizingen) en PC-bevestiging (bevestigd aan het chassis). Er zijn ook andere geweldige bevestigingsmogelijkheden. Kennis van de indeling en de methode (verticaal, horizontaal of vlak) zal u helpen bij het overwegen van montagemogelijkheden.

Beperkte ruimte

Geef altijd de groottebeperkingen aan bij het kiezen van een transformator. Bepaal de hoogte, lengte en breedte van de transformator die nodig is voor een bepaalde toepassing. De specificaties van de afmetingen zijn van essentieel belang om ervoor te zorgen dat u niet in ruimtegebrek komt.

Toepassingen van AC naar DC transformatoren

• Huishoudelijke apparaten zoals wasmachines worden gebruikt als stroomvoorzieningscircuits.
• Apparaten die we dagelijks gebruiken, zoals opladers voor mobiele telefoons, zijn voor hun functionaliteit afhankelijk van AC naar DC transformatoren.
• Andere huishoudelijke apparaten die AC naar DC transformatoren vereisen zijn koelkasten, televisies, elektrische fornuizen, enz.
• Ook de medische sector maakt voor de werking van bepaalde apparatuur gebruik van AC naar DC transformatoren.
• In automatiseringsprocessen wordt veel gebruik gemaakt van AC naar DC transformatoren.

Beperkingen van AC naar DC transformatoren

Ondanks de vele toepassingen van AC naar DC transformatoren, bestaan er uitdagingen bij het gebruik ervan. Deze omvatten het volgende:

• De variatie in de DC voltage uitgang. De schommeling in de uitgangsspanning maakt het riskant om apparaten rechtstreeks van een wisselstroom- naar een gelijkstroomtransformator aan te sluiten.
• AC naar DC transformatoren verspillen energie door veel warmte-energie vrij te geven. De verspilling draagt bij tot de hoge kosten van installatie en onderhoud van een AC/DC-transformator.
• AC naar DC transformatoren nemen veel ruimte in beslag.

FAQs

Hoe kiest u de juiste transformator?

Apparaten hebben etiketten met details over de watts of ampères die ze nodig hebben. Kijk voor de details van de machines.

Wat wordt bedoeld met een step-up of step-down transformator?

Opvoertransformatoren verhogen de spanning, en afvoertransformatoren verlagen de spanning aan de secundaire zijde ten opzichte van de primaire zijde. Het principe van elektromagnetische inductie wordt toegepast om de spanning te verhogen of te verlagen.