Vrste piezoelektričnih keramičkih transformatora (1)

Status teorijskog istraživanja i primjene piezo keramičkih disk pretvornika iscrpno se raspravlja i komentira te se analiziraju postojeći problemi. Piezoelektrični keramički transformator nova je vrsta poluprovodničkog elektroničkog uređaja. Ima prednosti jednostavne strukture i procesa, male veličine, male težine, bez elektromagnetske buke, bez elektromagnetskog namota, nezapaljiv, dobar integritet i troškovi velike proizvodnje mogu se uvelike smanjiti. Naširoko se koristi u cijevima s hladnom katodom, cijevima neonske svjetiljke, laserskim cijevima i rendgenskim cijevima, visokonaponskom elektrostatskom raspršivanju, visokonaponskom elektrostatskom flokiranju i cijevi za radarski prikaz u tekućim kristalima. Trenutačno je tradicionalni način povećanja ili smanjenja izmjeničnog napona korištenje elektromagnetskog transformatora. Uglavnom se sastoji od željezne jezgre i zavojnica oko željezne jezgre. Sekundarne zavojnice ostvaruju elektromagnetsku spregu preko magnetskih jezgri. U nekim energetskim i visokonaponskim elektroničkim aplikacijama, veliki elektromagnetski transformatori su vrlo učinkoviti. Međutim, s razvojem znanosti i tehnologije te minijaturizacijom elektroničkih uređaja, mnoge primjene u elektroničkoj industriji trebaju visokoučinkovite komponente male veličine, tako za male i visokoučinkovite transformatore. Međutim, zbog inherentnih razloga (kao što je gubitak vodiča na koži, gubitak vodljivosti tankih žica i gubitak relaksacije magnetskih materijala brzo se povećava sa smanjenjem veličine transformatora), postojećim elektromagnetskim transformatorima teško je postići visoku učinkovitost i minijaturizaciju. Trenutno su elektromagnetski transformatori postali strujni krugovi. Najveći elektronički uređaj na brodu jedna je od najvećih prepreka minijaturizaciji elektroničkih uređaja. Osim toga, inherentno magnetsko curenje i elektromagnetsko zračenje elektromagnetskog transformatora zagadit će okoliš, što nije pogodno za industrijsku primjenu. Kako bi se prevladao ovaj problem i ostvarila minijaturizacija elektroničkih uređaja, predlaže se piezoelektrični keramički transformator. Piezoelektrični keramički transformator u osnovi se sastoji od dva piezoelektrična keramička rezonatora (ili piezoelektričnih keramičkih pretvarača i piezoelektričnih keramičkih aktuatora) čiji su mehanički dijelovi spojeni, a dijelovi kruga međusobno izolirani. To je nova vrsta pretvarača napona ili struje. Njegov princip rada razlikuje se od principa rada tradicionalnih elektromagnetskih transformatora. U keramičkom transformatoru, veza između primara i sekundara nije ostvarena tradicionalnim elektromagnetskim učinkom, već mehaničkom spregom i piezoelektričnim učinkom piezoelektričnog materijala.

Razvoj piezoelektričnog keramičkog transformatora usko je povezan s razvojem
piezo keramički kristalni materijali. U ranoj fazi razvoja piezoelektričnog keramičkog transformatora, budući da tehnologija istraživanja i proizvodnje piezoelektričnih keramičkih materijala nije dovoljno napredna, njegova izvedba također je uvelike pogođena. Tehnologija proizvodnje piezoelektrične keramike je u primarnoj fazi, a učinak materijala je loš. Drugo, princip rada piezoelektričnog keramičkog transformatora temelji se na piezoelektričnom učinku i mehaničkoj vibracijskoj sprezi piezoelektričnih keramičkih uređaja. Da bi se postigao veći naponski i strujni dobitak piezoelektričnog keramičkog transformatora, piezoelektrični keramički transformator bi trebao biti u stanju mehaničke rezonancije, ali u to vrijeme on je u stanju mehaničke rezonancije. Teorija istraživanja načina vibracije piezoelektričnog keramičkog rezonatora još nije zrela. Treće, istraživanje pogonskog kruga piezoelektričnog keramičkog transformatora još je u početnoj fazi. Mnogi problemi (kao što su praćenje frekvencije i stabilnost izlaznog napona piezoelektričnog keramičkog transformatora) u to vrijeme nisu bili savršeno riješeni, što je rezultiralo piezoelektričnim keramičkim transformatorom. Nestabilnost energije i njezina primjena su ograničeni. Klasifikacija piezoelektričnih keramičkih transformatora uglavnom se temelji na načinu rada piezoelektričnih keramičkih transformatora. Trenutačno postoje tri glavne vrste piezoelektričnih keramičkih transformatora, naime, piezoelektrični keramički transformatori s duljinskim teleskopskim načinom vibracija (također poznati kao piezoelektrični keramički transformatori tipa Rosen), piezoelektrični keramički transformatori s debljinskim teleskopskim načinom vibracija i radijalnim smjerom. Piezoelektrični keramički transformator vibracijskog načina rada.

Piezoelektrični keramički transformator tipa Rosen

 Piezoelektrični keramički transformator tipa Rosen, dužinski teleskopski način vibracije Piezoelektrični keramički transformator sastoji se od piezoelektrične keramičke tanke trake koja generira poprečni način vibracije i piezoelektrične keramičke tanke trake koja generira uzdužni način vibracije. Kada se izmjenični napon frekvencije i određenog raspona doda na primarni kraj piezoelektričnog keramičkog transformatora, zbog obrnutog piezoelektričnog učinka piezoelektričnog keramičkog materijala, vibracija rastezanja duljine pojavit će se na ulaznom kraju piezoelektričnog keramičkog materijala, tj. tanke trake piezoelektrične keramike s polarizacijom debljine. Smjer vibracije je okomit na smjer polarizacije i pripada vibracijama transverzalnog učinka. Kada se frekvencija približi rezonantnoj frekvenciji oscilatora, amplituda pomaka je najveća. Primarne vibracije transformatora prenijet će se na sekundar transformatora. Uz pomoć pozitivnog piezoelektričnog učinka piezoelektričnog keramičkog materijala, izmjenični napon će se generirati na oba kraja transformatora. Veličina izmjeničnog napona ovisi o geometrijskoj veličini i načinu vibracije svakog dijela piezoelektričnog transformatora. Osim toga, može se vidjeti da je u sekundarnom izlaznom dijelu piezoelektričnog keramičkog transformatora tipa Rosen, smjer polarizacije piezoelektričnog oscilatora u skladu s njegovim smjerom vibracije, tako da je to uzdužni način vibracije, tj. način vibracije krutosti. Općenito, uzdužna duljina piezoelektričnog keramičkog transformatora tipa Rosen mnogo je duža od duljine piezoelektričnog keramičkog transformatora tipa Rosen. Izlazni napon piezoelektričnog transformatora tipa Rosen mnogo je veći od ulaznog napona zbog inherentnog visokog napona. Piezoelektrični transformator tipa Rosen često se naziva visokonaponski piezoelektrični transformator. Osim toga, piezoelektrični keramički transformator tipa Rosen pripada transformatoru visokog otpora. Jedna od primjena piezoelektričnog keramičkog transformatora tipa Rosen je pogon visokonaponskih svjetiljki, kao što su fluorescentne svjetiljke s hladnom katodom za LCD, piezoelektrični keramički transformator vibracijskog načina rada.