Transformatory Zmieniajace Napiecie

Jak już wspomniano, elektronika transformatorów wstępnych służy do przekształcania różnych napięć sieciowych. W USA, Japonii i Kanadzie jednofazowy prąd zmienny ma napięcie od 110 do 120 woltów, podczas gdy w Europie, Australii i Chinach wynosi ono od 220 do 240 woltów.

Aby amerykański silnik prądu zmiennego mógł działać poprawnie w Polsce, konieczne jest podwojenie napięcia zasilania. Właśnie to robią transformatory zmieniające napięcie. Na wejściu transformatora podłącza się go do sieci za pomocą standardowego przewodu zakończonego europejską wtyczką. W obudowie transformatora znajduje się natomiast gniazdko wzorowane na amerykańskim standardzie, do którego podłącza się silnik elektryczny. Jeśli transformator zmieniający napięcie jest skonstruowany jako transformator autotransformatorowy, oferuje różne napięcia wyjściowe, na przykład 115, 125, 230 lub 240 woltów. Dzięki temu obsługiwane są wszystkie popularne napięcia sieciowe, w tym również europejskie. W takich autotransformatorach często znajduje się także dodatkowe gniazdko w standardzie europejskim.

Transformatory zmieniające napięcie występują w dwóch wersjach: jako przetworniki step-up, które przekształcają niskie napięcie wejściowe w wyższe na wyjściu, oraz jako przetworniki step-down, które obniżają wyższe napięcie wejściowe.

Należy jednak pamiętać, że transformatory te zmieniają jedynie napięcie, a nie częstotliwość prądu sieciowego. W krajach o napięciu 220–240 woltów częstotliwość wynosi 50 Hz, natomiast w tych, gdzie napięcie wynosi 110–120 woltów, częstotliwość to 60 Hz. Jeśli do transformatora zmieniającego napięcie zostanie podłączona maszyna, której działanie opiera się na lokalnej częstotliwości sieciowej, mogą wystąpić problemy. W takich przypadkach rozwiązaniem jest zastosowanie przetwornika częstotliwości.

Najpierw należy określić, w jakim kierunku ma przebiegać konwersja napięcia w układzie zasilającym – czy potrzebny jest konwerter podwyższający (Step-Up), czy obniżający (Step-Down). Na rynku dostępne są zarówno autotransformatory o różnych napięciach wyjściowych, jak i uniwersalne konwertery, które mogą zarówno obniżać, jak i podwyższać napięcie sieciowe. Istotne jest również, aby urządzenie było wyposażone w odpowiednie systemy wtyczek.

Jednym z kluczowych kryteriów wyboru jest moc, czyli iloczyn napięcia i prądu na wyjściu transformatora. W niektórych przypadkach zamiast watów (W) używa się jednostki VA (voltamper), ponieważ transformator jest urządzeniem indukcyjnym, a zatem dotyczy go tzw. moc pozorna. W przeciwieństwie do mocy czynnej wyrażanej w watach, moc pozorna uwzględnia również moc bierną indukcyjną.

Zakres mocy wyjściowej transformatorów jest dość szeroki – od kilkuset watów do kilku kilowatów. Należy jednak pamiętać, że mimo wysokiej sprawności elektrycznej, transformatorów nie powinno się eksploatować na granicy ich maksymalnej mocy. Podczas pracy istnieje ryzyko wystąpienia skoków prądu, które mogą uszkodzić elementy elektroniczne i uzwojenia transformatora, zwłaszcza przy długotrwałym obciążeniu.

Zasadą jest, że moc transformatora powinna być co najmniej o 20% większa niż maksymalne zapotrzebowanie mocy podłączonego urządzenia. Jest to szczególnie ważne w przypadku sprzętów z silnikami elektrycznymi, takich jak lodówki, zamrażarki, kompresory, elektronarzędzia czy pompy. Silniki te w momencie rozruchu wymagają znacznie większego prądu, co może powodować krótkotrwały spadek napięcia wyjściowego.