Differenza chiave: convertitore di tensione e trasformatore
In pratica, la tensione viene fornita da molte fonti diverse, spesso dalla rete elettrica. Tali sorgenti di tensione, CA o CC, hanno un valore di tensione specifico o standard (ad esempio, 230 V nella rete CA e 12 V CC nella batteria dell'auto). Tuttavia, i dispositivi elettrici ed elettronici non funzionano davvero con queste tensioni specifiche; sono fatti per funzionare su quella tensione mediante un metodo di conversione della tensione nell'alimentatore. Convertitori di tensione e trasformatori sono due tipi di metodi che eseguono questa conversione di tensione. Il differenza fondamentale tra convertitore di tensione e trasformatore è quello il trasformatore è in grado di convertire solo tensioni CA mentre i convertitori di tensione sono fatti per convertire tra entrambi i tipi di tensioni.
Cos'è un trasformatore?
Un trasformatore trasforma una tensione variabile nel tempo, tipicamente una tensione alternata sinusoidale. Funziona secondo i principi dell'induzione elettromagnetica.
Figura 01: Trasformatore
Come illustrato nella figura sopra, due bobine conduttive (solitamente in rame), primarie e secondarie, sono avvolte attorno a un comune nucleo ferromagnetico. Secondo la legge di induzione di Faraday, la tensione variabile sulla bobina primaria produce una corrente variabile nel tempo che scorre attorno 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 assorbita sul lato primario è uguale alla potenza di uscita sul secondario. Quindi, IpVp =IsVs
Inoltre, Ip/Is=Ns/N p
Questo rende il rapporto di conversione della tensione uguale al rapporto del numero di giri.
VsVp=Ns/Np
Ad esempio, un trasformatore da 230V/12V ha un 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. In 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 rispettivamente per aumentare e abbassare la tensione del lato primario nel secondario.
Cos'è un convertitore di tensione?
La conversione della tensione può essere eseguita in molte forme come da CA a CC, da CC a CA, da CA a CA e da CC a CC. Tuttavia, i convertitori da CC a CA sono generalmente chiamati inverter. Tuttavia, tutti questi convertitori e inverter non sono unità a componente singolo come i trasformatori, ma sono circuiti elettronici. Questi sono usati come diverse unità di alimentazione.
Convertitori da CA a CC
Questi sono i tipi più comuni di convertitori di tensione. Questi sono utilizzati nelle unità di alimentazione 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 fotovoltaici 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 adattatore da viaggio; sono utilizzati anche negli alimentatori di apparecchi realizzati per più paesi. Poiché alcuni paesi come USA e 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 adeguata prima di convertire 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 CC a CC
Questo tipo di convertitori di tensione viene utilizzato negli adattatori di alimentazione per veicoli per eseguire caricatori mobili e altri sistemi elettronici sulla batteria del veicolo. Poiché la batteria di solito produce 12 V CC, i dispositivi potrebbero dover modificare la tensione da 5 V a 24 V CC a seconda delle esigenze.
La topologia utilizzata in questi convertitori e inverter potrebbe essere diversa l'una dall' altra. Lì, possono utilizzare anche trasformatori per convertire l' alta tensione in una inferiore. 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 (da ingresso o convertita da CA) viene attivata e disattivata per creare un segnale -CC pulsato ad alta frequenza. Il rapporto tempo on-off definisce il livello di tensione CC in uscita. Questa può essere considerata una trasformazione graduale. Inoltre, per convertire questa tensione continua pulsante in una tensione superiore o inferiore desiderata, vengono utilizzati convertitori buck, convertitori boost e convertitori buck-boost. Questi tipi di convertitori sono esclusivamente circuiti elettronici costituiti da transistor, induttori e condensatori.
Tuttavia, i progetti coinvolti in circuiti senza trasformatore e alimentatori in modalità commutata 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?
Convertitore di tensione vs trasformatore |
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| Ci sono diversi tipi di convertitori di tensione per eseguire conversioni tra tensione 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 lavoro | |
| La maggior parte dei convertitori di tensione funziona su principi elettronici e commutazione dei semiconduttori. | Il principio di base del funzionamento del trasformatore è l'elettromagnetismo. |
| Efficienza | |
| I convertitori di tensione hanno un'efficienza relativamente maggiore grazie alla bassa generazione di calore durante la commutazione dei semiconduttori. | I trasformatori sono meno efficienti poiché devono affrontare diverse perdite di potenza, inclusa un'elevata generazione di calore dovuta al rame. |
| Applicazioni | |
| I convertitori di tensione sono 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 devono essere convertite 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 dispositivo singolo 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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