Belangrijk verschil - Spanningsomvormer versus transformator
In de praktijk wordt spanning geleverd door veel verschillende bronnen, vaak door het lichtnet. Die spanningsbronnen, AC of DC, hebben een specifieke of een standaard spanningswaarde (bijvoorbeeld 230V in AC-net en 12V DC in een auto-accu). De elektrische en elektronische apparaten werken echter niet echt in deze specifieke spanningen; ze zijn gemaakt om op die spanning te werken door een spanningsconversiemethode in de voeding. Spanningsomzetters en transformatoren zijn twee soorten methoden die deze spanningsconversie uitvoeren. Het belangrijkste verschil tussen spanningsomzetter en transformator is dat de transformator alleen wisselspanningen kan converteren, terwijl spanningsomzetters zijn gemaakt om tussen beide soorten spanningen om te zetten.
Wat is een transformator?
Een transformator transformeert een in de tijd variërende spanning, meestal een sinusvormige wisselspanning. Het werkt volgens de principes van elektromagnetische inductie.
Figuur 01: Transformator
Zoals afgebeeld in de bovenstaande afbeelding, zijn twee geleidende (meestal koperen) spoelen, primaire en secundaire, rond een gemeenschappelijke ferromagnetische kern gewikkeld. Volgens de inductiewet van Faraday produceert de variërende spanning op de primaire spoel een in de tijd variërende stroom die rond de kern loopt. Dit produceert een in de tijd variërend magnetisch veld en de magnetische flux wordt door de kern naar de secundaire spoel overgebracht. De in de tijd variërende flux creëert een in de tijd variërende stroom in de secundaire spoel en bijgevolg een in de tijd variërende spanning op de secundaire spoel.
In een ideale situatie waarin geen vermogensverlies optreedt, is het opgenomen vermogen aan de primaire zijde gelijk aan het uitgangsvermogen aan de secundaire zijde. Dus
IpVp =IsVs
Ook
Ip/Is=Ns/N p
Dit maakt de spanningsconversieverhouding gelijk aan de verhouding van het aantal windingen.
VsVp=Ns/Np
Een transformator van 230V/12V heeft bijvoorbeeld de omwentelingsverhouding van 230/12 primair naar secundair.
Bij krachtoverbrenging moet de gegenereerde spanning bij de elektriciteitscentrale worden opgevoerd om de transmissiestroom laag te maken, waardoor het vermogensverlies laag wordt. Op onderstations en verdeelstations wordt de spanning afgebouwd tot op het distributieniveau. Bij een eindtoepassing zoals een LED-lamp, moet de netspanning worden omgezet naar ongeveer 12-5V DC. Step-up transformatoren en step-down transformatoren worden gebruikt om respectievelijk de primaire zijspanning in de secundaire te verhogen en te verlagen.
Wat is een spanningsomzetter?
Voltageconversie kan in vele vormen worden uitgevoerd, zoals AC naar DC, DC naar AC, AC naar AC en DC naar DC. DC-naar-AC-converters worden echter meestal omvormers genoemd. Toch zijn al deze omvormers en omvormers geen ééncomponenteenheden zoals transformatoren, maar elektronische schakelingen. Deze worden gebruikt als verschillende voedingseenheden.
AC naar DC-converters
Dit zijn het meest voorkomende type spanningsomvormers. Deze worden gebruikt in voedingseenheden van veel apparaten om AC-netspanning om te zetten in DC-spanning voor de elektronische schakelingen.
DC naar AC-omzetter of omvormer
Deze worden meestal gebruikt bij de opwekking van back-upstroom door batterijbanken en fotovoltaïsche zonnesystemen. De gelijkspanning van de PV-panelen of batterijen wordt omgezet in wisselspanning om het elektriciteitsnet van het huis of een commercieel gebouw te voeden.
Figuur 02: Eenvoudige DC-naar-AC-converter
AC naar AC-omzetter
Dit type spanningsomvormer wordt gebruikt als reisadapters; ze worden ook gebruikt in voedingseenheden van apparaten die voor meerdere landen zijn gemaakt. Aangezien sommige landen zoals de VS en Japan 100-120V gebruiken in het nationale elektriciteitsnet en sommige zoals het VK, Australië 220-240V gebruiken, gebruiken fabrikanten van elektronische apparaten zoals tv's, wasmachines, enz. dit type spanningsomvormers om de spanning van de netspanning aan op een overeenkomende wisselspanning voordat deze in het systeem wordt omgezet in gelijkstroom. Reizigers die van het ene land naar het andere gaan, hebben mogelijk reisadapters nodig voor verschillende landen om hun laptops en mobiele opladers aan te passen aan de netspanning van de provincie.
DC naar DC-converter
Dit type spanningsomzetters wordt gebruikt in voertuigstroomadapters om mobiele opladers en andere elektronische systemen op de voertuigaccu te laten werken. Aangezien de batterij meestal 12V DC produceert, moeten de apparaten mogelijk de spanning wijzigen van 5V naar 24V DC, afhankelijk van de vereiste.
De topologie die in deze omvormers en omvormers wordt gebruikt, kan van elkaar verschillen. Daar kunnen ze ook transformatoren gebruiken om hoogspanning om te zetten naar een lagere. In een lineaire gelijkstroomvoeding wordt bijvoorbeeld een transformator aan de ingang gebruikt om het wisselstroomnet tot een gewenst niveau te verlagen. Maar er zijn ook transformatorloze toepassingen. In transformatorloze topologie wordt gelijkspanning (van invoer of geconverteerd van wisselstroom) in- en uitgeschakeld om een hoogfrequent gepulseerd gelijkstroomsignaal te maken. De aan-uit-tijdverhouding definieert het uitgangs-DC-spanningsniveau. Dit kan worden beschouwd als een stapsgewijze transformatie. Daarnaast worden buck-converters, boost-converters en buck-boost-converters gebruikt om deze pulserende gelijkspanning om te zetten in een gewenste hogere of lagere spanning. Dit type converters zijn uitsluitend elektronische circuits die bestaan uit transistors, inductoren en condensatoren.
Ontwerpen met transformatorloze circuits en schakelende voedingen die relatief kleinere transformatoren gebruiken, zijn echter goedkoper te produceren. Bovendien is hun efficiëntie hoger en zijn de afmetingen en het gewicht kleiner.
Wat is het verschil tussen spanningsomzetter en transformator?
Voltage Converter vs Transformer |
|
| Er zijn verschillende soorten spanningsomzetters om conversies uit te voeren tussen zowel gelijk- als wisselspanningen. | Transformers worden alleen gebruikt om wisselspanningen om te zetten; ze kunnen niet in gelijkstroom werken. |
| Componenten | |
| Spanningsomzetters zijn elektronische circuits, soms ook uitgerust met transformatoren. | Transformers bestaan uit koperen spoelen, terminals en ferrietkernen; het is een op zichzelf staand apparaat. |
| Werkingsprincipe | |
| De meeste spanningsomzetters werken op elektronische principes en halfgeleiderschakelingen. | Het basisprincipe van de werking van de transformator is elektromagnetisme. |
| Efficiëntie | |
| Spanningsomzetters hebben een relatief hoger rendement vanwege de lage warmteontwikkeling tijdens het schakelen van halfgeleiders. | Transformers zijn minder efficiënt omdat ze te maken hebben met verschillende vermogensverliezen, waaronder een hoge warmteontwikkeling als gevolg van koper. |
| Toepassingen | |
| Spanningsomzetters worden meestal gebruikt in draagbare apparaten zoals stroomadapters, reisadapters, enz., omdat ze lichter en kleiner zijn. | Transformers worden in veel toepassingen gebruikt, zelfs in spanningsomvormers. Als echter hogere spanningen moeten worden omgezet, moeten grote transformatoren worden gebruikt. |
Samenvatting - Spanningsomzetter versus transformator
Transformers en spanningsomzetters zijn twee soorten stroomomzetters. Terwijl een transformator een op zichzelf staand apparaat is, zijn spanningsomzetters elektronische circuits die bestaan uit halfgeleiders, inductoren, condensatoren en soms zelfs transformatoren. Spanningsomvormers kunnen worden gebruikt met DC- of AC-ingang om ze om te zetten naar AC of DC. Maar transformatoren kunnen alleen een ingang van wisselspanningen hebben. Dit is het belangrijkste verschil tussen spanningsomvormer en transformator.
Download PDF-versie van Voltage Converter vs Transformer
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienotities. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen spanningsomvormer en transformator.
