Tipuri de transformatoare ceramice piezoelectrice (1)

Stadiul cercetării teoretice și al aplicării traductoarele piezo-ceramice cu disc sunt discutate și comentate cuprinzător, iar problemele existente sunt analizate. Transformatorul ceramic piezoelectric este un nou tip de dispozitiv electronic cu stare solidă. Are avantajele unei structuri și proces simple, dimensiuni mici, greutate redusă, fără zgomot electromagnetic, fără înfășurare electromagnetică, necombustibil, integritate bună și costul de producție la scară largă poate fi redus foarte mult. Este utilizat pe scară largă în tubul catodic rece, tubul lămpii cu neon, tubul laser și tubul cu raze X, pulverizarea electrostatică de înaltă tensiune, flocare electrostatică de înaltă tensiune și tubul de afișare radar este în cristale lichide. În prezent, modalitatea tradițională de creștere sau scădere a tensiunii alternative este utilizarea transformatorului electromagnetic. Este format în principal din miez de fier și bobine în jurul miezului de fier. Bobinele secundare realizează cuplarea electromagnetică prin miezuri magnetice. În unele aplicații electronice de putere și mare putere, transformatoarele electromagnetice mari sunt foarte eficiente. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei și miniaturizarea dispozitivelor electronice, multe aplicații din industria electronică au nevoie de componente de înaltă eficiență cu dimensiuni mici, deci pentru transformatoare mici și de înaltă eficiență. Cu toate acestea, din cauza motivelor sale inerente (cum ar fi pierderea prin efectul pielii a conductorilor, pierderea conducției firelor subțiri și pierderea de relaxare a materialelor magnetice crește rapid odată cu scăderea dimensiunii transformatorului), este dificil pentru transformatoarele electromagnetice existente să atingă o eficiență ridicată și miniaturizare. În prezent, transformatoarele electromagnetice au devenit circuite. Cel mai mare dispozitiv electronic de la bord este unul dintre cele mai mari obstacole în calea miniaturizării dispozitivelor electronice. În plus, scurgerile magnetice inerente și radiațiile electromagnetice ale transformatorului electromagnetic vor polua mediul, ceea ce nu este propice pentru aplicarea industrială. Pentru a depăși această problemă și a realiza miniaturizarea dispozitivelor electronice, se propune un transformator ceramic piezoelectric. Transformatorul ceramic piezoelectric este compus practic din două rezonatoare ceramice piezoelectrice (sau traductoare ceramice piezoelectrice și actuatoare ceramice piezoelectrice) ale căror părți mecanice sunt cuplate și părțile circuitelor sunt izolate între ele. Este un nou tip de convertor de tensiune sau curent. Principiul său de funcționare este diferit de cel al transformatoarelor electromagnetice tradiționale. În transformatorul ceramic, cuplarea dintre primar și secundar nu se realizează prin efect electromagnetic tradițional, ci prin cuplare mecanică și efect piezoelectric al materialului piezoelectric.

Dezvoltarea transformatorului ceramic piezoelectric este strâns legată de dezvoltarea
materiale cristaline piezoceramice . În stadiul incipient al dezvoltării transformatorului ceramic piezoelectric, deoarece tehnologia de cercetare și producție a materialelor ceramice piezoelectrice nu este suficient de avansată, performanța acestuia a fost, de asemenea, foarte afectată. Tehnologia de fabricație a ceramicii piezoelectrice este în stadiul primar, iar performanța materialului este slabă. În al doilea rând, principiul de funcționare al transformatorului ceramic piezoelectric se bazează pe efectul piezoelectric și pe cuplarea vibrațiilor mecanice a dispozitivelor ceramice piezoelectrice. Pentru a obține un câștig mai mare de tensiune și curent al transformatorului ceramic piezoelectric, transformatorul ceramic piezoelectric ar trebui să fie în stare de rezonanță mecanică, dar în acel moment, este în stare de rezonanță mecanică. Teoria de cercetare a modului de vibrație al rezonatorului ceramic piezoelectric nu este încă matură. În al treilea rând, cercetarea circuitului de comandă al transformatorului ceramic piezoelectric este încă în stadiul inițial. Multe probleme (cum ar fi urmărirea frecvenței și stabilitatea tensiunii de ieșire a transformatorului ceramic piezoelectric) nu au fost rezolvate perfect la acel moment, ceea ce a dus la transformatorul ceramic piezoelectric. Instabilitatea energiei și aplicarea acesteia sunt limitate. Clasificarea transformatoarelor ceramice piezoelectrice se bazează în principal pe modul de lucru al transformatoarelor ceramice piezoelectrice. În prezent, există trei tipuri principale de transformatoare ceramice piezoelectrice, și anume, transformatoare ceramice piezoelectrice cu modul de vibrație telescopică de lungime (cunoscute și sub numele de transformatoare ceramice piezoelectrice de tip Rosen), transformatoare ceramice piezoelectrice cu modul de vibrație telescopică de grosime și direcție radială. Transformator ceramic piezoelectric în modul vibrație.

Transformator ceramic piezoelectric de tip Rosen

 Transformator ceramic piezoelectric de tip Rosen, lungime telescopică cu modul de vibrație Transformatorul ceramic piezoelectric este compus dintr-o bandă subțire ceramică piezoelectrică care generează modul de vibrație transversală și o bandă subțire ceramică piezoelectrică care generează modul de vibrație longitudinală. Atunci când la capătul primar al unui transformator ceramic piezoelectric se adaugă o tensiune alternativă de o frecvență și un anumit domeniu, datorită efectului piezoelectric invers al materialului ceramic piezoelectric, vibrația de întindere a lungimii va avea loc la capătul de intrare al materialului ceramic piezoelectric, adică banda subțire a ceramicii piezoelectrice cu polarizare de grosime. Direcția de vibrație este perpendiculară pe direcția de polarizare și aparține vibrației cu efect transversal. Când frecvența se apropie de frecvența de rezonanță a oscilatorului, amplitudinea deplasării este cea mai mare. Vibrația primară a transformatorului va fi transmisă la secundarul transformatorului.cu ajutorul efectului piezoelectric pozitiv al materialului ceramic piezoelectric se va genera o tensiune alternativă la ambele capete ale transformatorului. Mărimea tensiunii alternative depinde de mărimea geometrică și modul de vibrație al fiecărei părți a transformatorului piezoelectric. În plus, se poate observa că în partea de ieșire secundară a transformatorului ceramic piezoelectric de tip Rosen, direcția de polarizare a oscilatorului piezoelectric este în concordanță cu direcția sa de vibrație, deci este un mod de vibrație longitudinală, adică modul de vibrație de rigiditate. În general, lungimea longitudinală a transformatorului ceramic piezoelectric de tip Rosen este mult mai mare decât cea a transformatorului ceramic piezoelectric de tip Rosen. Tensiunea de ieșire a transformatorului piezoelectric de tip Rosen este mult mai mare decât tensiunea de intrare din cauza câștigului său inerent de înaltă tensiune. Transformatorul piezoelectric de tip Rosen este adesea numit transformator piezoelectric de înaltă tensiune. În plus, transformatorul ceramic piezoelectric de tip Rosen aparține transformatorului de tip de înaltă rezistență. Una dintre aplicațiile transformatorului ceramic piezoelectric de tip Rosen este acționarea lămpilor de înaltă tensiune, cum ar fi lămpile fluorescente cu catod rece pentru LCD, transformatorul ceramic piezoelectric în modul de vibrație.