"Við höfum alltaf notað línulega spennubreyta. Af hverju ættum við að breyta núna?"
Innkaupastjóri frá iðnaðartækjaframleiðanda spurði okkur þessarar spurningar í verksmiðjuheimsókn.
Fyrirtæki þeirra hafði framleitt stjórnskápa í meira en tuttugu ár. Vörur þeirra voru áreiðanlegar, viðskiptavinir voru ánægðir og aflgjafarnir höfðu sjaldan valdið vandræðum. Frá þeirra sjónarhóli virtist engin ástæða til að skipta um eitthvað sem hafði virkað í áratugi.
En verkfræðingar þeirra höfðu aðrar áhyggjur.
Viðskiptavinir voru farnir að óska eftir minni skápum, léttari búnaði og minni orkunotkun. Skyndilega voru stóru EI spennarnir sem höfðu verið staðalbúnaður í mörg ár að verða stærsta hindrunin í hverri nýrri hönnun.
Þetta er samtal sem við höfum átt oft hjá Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd.
Umræðan á milli þess að skipta um aflgjafaspennu og línulega spennu snýst í raun ekki um hvaða tækni er nýrri. Þetta snýst um að velja réttu lausnina fyrir umsóknina.
Ef þú ert að hanna eða kaupa rafmagnsbúnað getur það sparað verulegan tíma, kostnað og endurhönnunarvinnu að skilja muninn.
Tvær tækni sem leysa sama vandamálið
Við fyrstu sýn virðast báðir spennarnir framkvæma nákvæmlega sömu vinnu.
Þeir flytja raforku.
Þeir breyta spennu.
Þeir veita einangrun.
En þar endar líkindin.
Línulegur spennir virkar beint frá rafstraumstíðni sem kemur inn -venjulega 50Hz eða 60Hz.
Rofispennir byrjar aðeins að virka eftir að rafmagni sem kemur inn hefur þegar verið breytt í hátíðni rofapúlsa.
Þessi eini munur breytir næstum öllu öðru.
Hvers vegna tíðni breytir öllu
Ímyndaðu þér að ýta einhverjum í rólu.
Ef þú ýtir hægt og rólega þarftu mikinn kraft til að halda sveiflunni gangandi.
Ef þú ýtir miklu oftar getur hver ýting verið mun minni á meðan þú nærð sama árangri.
Transformers haga sér á furðu svipaðan hátt.
Vegna þess að línulegir spennar starfa á mjög lágri tíðni, þurfa þeir:
Stórir lagskiptir stálkjarnar
Þykkir koparvindar
Miklar framkvæmdir
Skiptaspennir virka tugþúsundum sinnum hraðar.
Í stað þess að vinna við 50Hz, starfa mörg nútíma hönnun á milli 50kHz og 500kHz.
Á þeim tíðnum getur segulkjarninn orðið verulega minni á meðan hann flytur sama magn af orku.
Þess vegna getur nútímalegt fartölvuhleðslutæki sem skilar yfir 100 vöttum passað í höndina á þér, á meðan gömul línuleg aflgjafi sem skilar svipuðu afli gæti vegið nokkur kíló.
Stærð snýst ekki bara um þægindi
Margir gera ráð fyrir að smærri þýðir einfaldlega auðveldara að bera.
Fyrir tækjaframleiðendur er það miklu mikilvægara en það.
Minni spennir þýðir:
Minni PCB mál
Minnkuð umfangsstærð
Lægri sendingarkostnaður
Auðveldari uppsetning
Meiri sveigjanleiki í hönnun
Einn viðskiptavinur sem þróaði samskiptabúnað minnkaði nýlega rúmmál heilrar afleiningar um næstum 40%.
Spennirinn einn var ekki ábyrgur fyrir allri þeirri endurbót, en flutningur frá línulegri hönnun yfir í hátíðnirofahönnun gerði lækkunina mögulega.
Skilvirkni: Þar sem skiptingar á spennum skína í raun
Ein stærsta ástæða þess að skipt er um aflgjafa ráða yfir nútíma rafeindatækni er skilvirkni.
Línulegir spennir sjálfir eru tiltölulega skilvirkir.
Vandamálið kemur á eftir.
Hefðbundin línuleg aflgjafi reiða sig oft á línulega spennustilla, sem fjarlægja umframspennu með því að breyta henni beint í hita.
Allir sem hafa snert hitavaskinn á gömlu línulegu aflgjafanum eftir nokkurra klukkustunda notkun skilur þetta strax.
Að skipta um aflgjafa virka öðruvísi.
Í stað þess að dreifa stöðugt umframorku kveikja og slökkva rafrænir rofar hratt á rafmagni.
Ásamt rétt hönnuðum skiptispenni er algengt að umbreytingarhagkvæmni sé 90% eða jafnvel hærri.
Það þýðir:
Minni sóun á orku
Lægra rekstrarhitastig
Minni kælikerfi
Minni rafmagnskostnaður á líftíma vörunnar
Fyrir iðnaðarviðskiptavini sem reka búnað allan sólarhringinn, skila þessar hagræðingarbætur sér beint í lægri rekstrarkostnað.
En línulegir Transformers hafa samt kosti
Með öllum þessum kostum er auðvelt að gera ráð fyrir að skiptispennar séu alltaf betri.
Þeir eru það ekki.
Línulegir spennir halda áfram að vera mikið notaðir vegna þess að þeir bjóða upp á nokkra styrkleika sem erfitt er að skipta um.
Framleiðsla þeirra er náttúrulega hrein.
Án-hátíðniskipta er rafhljóð í lágmarki.
Það gerir línulega hönnun aðlaðandi fyrir:
Hljóðmagnarar
Rannsóknarstofutæki
Ákveðinn mælibúnaður
Viðkvæm hliðræn rafeindatækni
Í forritum þar sem ofur-lítill rafhljóð skiptir meira máli en skilvirkni eða stærð, getur línulegur spennir samt verið ákjósanlegur lausnin.
Lykillinn er að skilja forgangsröðun kerfisins frekar en að fylgja tækniþróun.
Kostnaðarspurningin er ekki eins einföld og hún lítur út
Margir kaupendur bera saman spennubreyta miðað við kaupverð.
Það er skiljanlegt.
En það er sjaldnast öll sagan.
Línulegur spennir er oft ódýrari sem einstakur íhlutur.
Hins vegar getur það krafist:
- Stærri girðingar
- Stærri hitakökur
- Meira kopar
- Meira stál
- Hærri flutningskostnaður
Rofispennir kann að virðast dýrari í upphafi.
En vegna þess að öll aflgjafinn verður minni og skilvirkari er heildarkostnaður kerfisins oft lægri.
Við höfum unnið með viðskiptavinum sem komust að því að aðeins hærri spennukostnaður lækkaði í raun framleiðslukostnað heildarvörunnar.
Aldrei ætti að meta spenni í einangrun.
Það ætti að meta sem hluta af heildar aflgjafanum.
Áreiðanleiki veltur meira á hönnun en tækni
Einn misskilningur sem við heyrum stundum er að skiptispennar séu óáreiðanlegri vegna þess að þeir starfa á hærri tíðni.
Það er ekki það sem við höfum tekið eftir.
Bilanir eiga sér venjulega ekki stað vegna þess að spennirinn skiptir hratt.
Þeir eiga sér stað vegna þess að spennirinn var ekki rétt hannaður fyrir rekstrarskilyrði hans.
Í gegnum árin höfum við rannsakað spenna sem þjáðust af:
Of mikil lekaspenna
Léleg hitauppstreymi
Rangt val á ferrít efni
Ófullnægjandi einangrunarfjarlægðir
Óviðeigandi vindafyrirkomulag
Nákvæmlega sama regla gildir um línulega spennubreyta.
Góð verkfræði framleiðir áreiðanlegar vörur.
Léleg verkfræði framleiðir bilanir.
Rekstrartíðnin ein og sér ræður ekki úrslitum.
Hvaða atvinnugreinar kjósa hverja tækni?
Í dag eru skiptispennar ráðandi í atvinnugreinum þar sem skilvirkni, þétt stærð og mikill aflþéttleiki eru nauðsynleg.
Dæmigert forrit innihalda:
Iðnaðar sjálfvirkni
Fjarskipti
Endurnýjanleg orka
Lækningabúnaður
Raftæki fyrir neytendur
LED aflgjafar
Hleðslukerfi fyrir rafbíla
Línulegir spennir eru áfram algengir í forritum eins og:
Hljóðbúnaður
Hefðbundin aflgjafi á rannsóknarstofu
Ákveðin tækjabúnaður
Eldri iðnaðarstýringarkerfi
Sérhæfðar hliðrænar hringrásir
Hvorug tæknin er horfin.
Þeir þjóna einfaldlega mismunandi verkfræðilegum áherslum.