Hauptunterschied – Spannungswandler vs. Transformator
In der Praxis wird die Spannung aus vielen verschiedenen Quellen geliefert, oft durch das Stromnetz. Diese Spannungsquellen, entweder AC oder DC, haben einen bestimmten oder einen Standardspannungswert (z. B. 230 V in einem Wechselstromnetz und 12 V DC in einer Autobatterie). Allerdings funktionieren die elektrischen und elektronischen Geräte bei diesen spezifischen Spannungen nicht wirklich; Sie werden durch eine Spannungswandlungsmethode in der Stromversorgung dazu gebracht, mit dieser Spannung zu arbeiten. Spannungswandler und Transformatoren sind zwei Arten von Verfahren, die diese Spannungsumwandlung durchführen. Der Hauptunterschied zwischen Spannungswandler und Transformator besteht darin, dass der Transformator nur Wechselspannungen umwandeln kann, während Spannungswandler für die Umwandlung zwischen beiden Spannungsarten ausgelegt sind.
Was ist ein Transformator?
Ein Transformator transformiert eine zeitlich veränderliche Spannung, typischerweise eine sinusförmige Wechselspannung. Es funktioniert nach den Prinzipien der elektromagnetischen Induktion.
Abbildung 01: Transformator
Wie in der obigen Abbildung dargestellt, sind zwei leitfähige (normalerweise Kupfer-) Spulen, primär und sekundär, um einen gemeinsamen ferromagnetischen Kern gewickelt. Gemäß dem Faradayschen Induktionsgesetz erzeugt die variierende Spannung an der Primärspule einen zeitlich variierenden Strom, der um den Kern fließt. Dies erzeugt ein zeitlich veränderliches Magnetfeld und der Magnetfluss wird durch den Kern zur Sekundärspule übertragen. Der zeitveränderliche Fluss erzeugt einen zeitveränderlichen Strom in der Sekundärspule und folglich eine zeitveränderliche Spannung an der Sekundärspule.
In einer idealen Situation, in der keine Verlustleistung auftritt, ist die Leistungsaufnahme auf der Primärseite gleich der Ausgangsleistung auf der Sekundärseite. Also
IpVp =IsVs
Auch
Ip/Is=Ns/N p
Dies macht das Spannungswandlungsverhältnis gleich dem Verhältnis der Windungszahl.
VsVp=Ns/Np
Zum Beispiel hat ein 230V/12V Transformator das Windungsverhältnis von 230/12 primär zu sekundär.
Bei der Stromübertragung sollte die erzeugte Spannung im Kraftwerk erhöht werden, um den Übertragungsstrom niedrig zu h alten und dadurch den Leistungsverlust niedrig zu h alten. An Umspannwerken und Verteilerstationen wird die Spannung auf die Verteilerebene herabgesetzt. Bei einer Endanwendung wie einer LED-Lampe sollte die Netzwechselspannung auf etwa 12-5 V DC umgewandelt werden. Aufwärtstransformatoren und Abwärtstransformatoren werden verwendet, um die primärseitige Spannung in die Sekundärseite zu heben bzw. zu senken.
Was ist ein Spannungswandler?
Spannungsumwandlung kann in vielen Formen durchgeführt werden, wie AC zu DC, DC zu AC, AC zu AC und DC zu DC. DC-AC-Wandler werden jedoch normalerweise als Wechselrichter bezeichnet. Dennoch sind all diese Um- und Wechselrichter keine Einkomponentengeräte wie Transformatoren, sondern elektronische Sch altungen. Diese dienen als unterschiedliche Netzteile.
AC-DC-Wandler
Dies sind die gängigsten Spannungswandler. Diese werden in Netzteilen vieler Geräte verwendet, um Netzwechselspannung in Gleichspannung für die elektronische Sch altung umzuwandeln.
DC-AC-Konverter oder Wechselrichter
Diese werden hauptsächlich zur Notstromerzeugung aus Batteriebänken und Photovoltaikanlagen verwendet. Die Gleichspannung der PV-Module oder Batterien wird in Wechselspannung umgewandelt, um das Stromnetz des Hauses oder eines Gewerbegebäudes zu versorgen.
Abbildung 02: Einfacher DC-AC-Wandler
Wechselstrom zu Wechselstrom Konverter
Diese Art von Spannungswandler wird als Reiseadapter verwendet; Sie werden auch in Netzteilen von Geräten verwendet, die für mehrere Länder hergestellt werden. Da einige Länder wie die USA und Japan 100–120 V im nationalen Stromnetz und einige wie Großbritannien und Australien 220–240 V verwenden, verwenden Hersteller von elektronischen Geräten wie Fernsehern, Waschmaschinen usw. diese Art von Spannungswandlern, um die Spannung zu ändern Netz auf eine passende Wechselspannung, bevor sie im System in Gleichspannung umgewandelt werden. Reisende, die von einem Land in ein anderes reisen, benötigen möglicherweise Reiseadapter für verschiedene Länder, damit sich ihre Laptops und mobilen Ladegeräte an die Netzspannung des Landkreises anpassen.
DC-zu-DC-Wandler
Diese Art von Spannungswandlern wird in Kfz-Netzteilen verwendet, um mobile Ladegeräte und andere elektronische Systeme mit der Fahrzeugbatterie zu betreiben. Da der Akku in der Regel 12V DC liefert, müssen die Geräte je nach Bedarf die Spannung von 5V auf 24V DC ändern.
Die in diesen Umrichtern und Wechselrichtern verwendete Topologie kann sich von einem zum anderen unterscheiden. Dort können sie auch Transformatoren verwenden, um Hochspannung in eine niedrigere umzuwandeln. Beispielsweise wird in einer linearen Gleichstromversorgung ein Transformator am Eingang verwendet, um das Wechselstromnetz auf einen gewünschten Pegel abzusenken. Aber es gibt auch transformatorlose Anwendungen. In einer transformatorlosen Topologie wird Gleichspannung (entweder vom Eingang oder von Wechselspannung umgewandelt) ein- und ausgesch altet, um ein hochfrequentes gepulstes –Gleichstromsignal zu erzeugen. Das Ein-Aus-Zeitverhältnis definiert den DC-Ausgangsspannungspegel. Dies kann als Step-Down-Transformation betrachtet werden. Außerdem werden Abwärtswandler, Aufwärtswandler und Abwärts-Aufwärtswandler verwendet, um diese pulsierende Gleichspannung in eine gewünschte höhere oder niedrigere Spannung umzuwandeln. Diese Art von Wandlern sind ausschließlich elektronische Sch altungen, die aus Transistoren, Induktivitäten und Kondensatoren bestehen.
Designs mit transformatorlosen Sch altungen und Sch altnetzteilen, die vergleichsweise kleinere Transformatoren verwenden, sind jedoch billiger in der Herstellung. Darüber hinaus ist ihre Effizienz höher und die Größe und das Gewicht sind geringer.
Was ist der Unterschied zwischen Spannungswandler und Transformator?
Spannungswandler vs. Transformator |
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| Es gibt verschiedene Arten von Spannungswandlern, um Umwandlungen zwischen Gleich- und Wechselspannungen durchzuführen. | Transformatoren dienen nur der Umwandlung von Wechselspannungen; sie können nicht mit Gleichstrom betrieben werden. |
| Komponenten | |
| Spannungswandler sind elektronische Sch altungen, die manchmal auch mit Transformatoren ausgestattet sind. | Transformatoren bestehen aus Kupferspulen, Anschlüssen und Ferritkernen; es ist ein eigenständiges Gerät. |
| Arbeitsprinzip | |
| Die meisten Spannungswandler arbeiten nach elektronischen Prinzipien und Halbleitersch altungen. | Das Grundprinzip des Transformatorbetriebs ist der Elektromagnetismus. |
| Effizienz | |
| Spannungswandler haben aufgrund der geringen Wärmeentwicklung beim Halbleitersch alten einen vergleichsweise höheren Wirkungsgrad. | Transformatoren sind weniger effizient, da sie mehreren Leistungsverlusten ausgesetzt sind, einschließlich einer hohen Wärmeerzeugung aufgrund von Kupfer. |
| Anwendungen | |
| Spannungswandler werden hauptsächlich in tragbaren Geräten wie Netzteilen, Reiseadaptern usw. verwendet, da sie leichter und kleiner sind. | Transformatoren werden in vielen Anwendungen eingesetzt, auch in Spannungswandlern. Sollen jedoch höhere Spannungen umgewandelt werden, müssen große Transformatoren eingesetzt werden. |
Zusammenfassung – Spannungswandler vs. Transformator
Transformatoren und Spannungswandler sind zwei Arten von Stromrichtergeräten. Während ein Transformator ein eigenständiges Einzelgerät ist, sind Spannungswandler elektronische Sch altungen, die aus Halbleitern, Induktivitäten, Kondensatoren und manchmal auch Transformatoren bestehen. Spannungswandler können mit DC- oder AC-Eingang verwendet werden, um sie entweder in AC oder DC umzuwandeln. Aber Transformatoren können nur einen Eingang von Wechselspannungen haben. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Spannungswandler und Transformator.
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