Strujni pretvarač je uređaj koji prikriva signale izmjenične ili istosmjerne električne struje u analogne instrumentalne signale tako da se mogu koristiti i lako interpretirati određenim industrijskim sustavima upravljanja. Većinu vremena izvana ne izgledaju previše; obično su kvadratnog ili pravokutnog oblika i mogu nalikovati prijenosnom zvučniku s priključcima za ulazne i izlazne kabele. Njihova je funkcija doista važna za niz različitih mehaničkih operacija. Električna energija je neophodna za pokretanje mnogih vrsta strojeva i procesa velike snage u proizvodnji i drugim industrijskim okruženjima. Međutim, jednostavno uključivanje strojeva u utičnice nije uvijek najbolje rješenje, a tu dolaze pretvarači. Uređaj uzima sirovu energiju iz izvora i pretvara je u točno one vrijednosti koje zahtijeva stroj na ulaznoj strani. Inženjering iza toga kako se ovaj proces događa može biti prilično složen, ali jednostavna činjenica njegovog rada najvažniji je aspekt u većini slučajeva.
Pretvornici općenito
Općenito, izraz “pretvornik” koristi se za bilo koji uređaj ili mehanizam koji pretvara električnu energiju u druge oblike energije. Pretvornici su obično dio audio zvučnika, na primjer, koji pretvaraju električnu energiju u audio energiju; u pretvaračima tlaka pretvaraju se u električnu signalizaciju. Kombinirani pojam “pretvornik struje”, međutim, obično se koristi isključivo u postavkama koje zahtijevaju pretvorbu izmjeničnih (AC) ili istosmjernih (DC) električnih strujnih signala u bazu analognog signala. Oni pretvaraju izmjerenu vrijednost izmjenične ili istosmjerne struje, možda napajanje motora ili pumpe, u analognu procesnu vrijednost od 4-20 miliampera (mA) istosmjerne struje ili u pneumatski signal od 3-15 psi za pneumatske upravljačke sustave. Čini se da ovi uređaji obično rade na normalnoj struji, ali pretvarač regulira energiju i izlaz.
Glavne namjene
Strujni pretvarači ušli su u široku upotrebu tijekom 1970-ih i 80-ih kada su velika procesna postrojenja, poput rafinerija nafte, bila kompjuterizirana. Većina je do tog trenutka bila kontrolirana pneumatskim upravljačkim sustavima, zbog intrinzične sigurnosti pneumatike u zapaljivim i eksplozivnim okruženjima. Kako bi računala koristila informacije u stvarnom vremenu koje dolaze iz mnogih pneumatskih procesnih odašiljača koji mjere temperature, tlakove, protoke, razine i druge varijable, njihovi pneumatski izlazi morali su se pretvoriti u elektroničke signale pomoću tlaka.
U tim su postrojenjima postojale i stotine pneumatski aktiviranih kontrolnih ventila koji su svoje izlazne upute morali primati od upravljačkog računala. U većini slučajeva ta računala šalju signale kao signale analogne struje istosmjerne struje od 4-20 mA. To je zahtijevalo pretvorbu struje u pneumatsku. Industrija je ubrzo nazvala ove I do P ili I/P pretvarače, pri čemu “I” označava trenutni ulaz, a “P” označava pneumatski izlaz.
Važnost magnetskih polja
Većina I/P pretvarača pretvara svoje elektroničke signale u pneumatske propuštanjem struje kroz namotanu zavojnicu u magnetskom polju, koje modulira protutlačnu mlaznicu u pneumatskom pilot krugu koji osigurava pneumatski izlaz od 3-15 psi. Uređaji za tlak prema struji koriste tlačne membrane koje su mehanički povezane s pobuđenim mjeračima naprezanja, piezo senzorima ili senzorima kapacitivnosti koji pokreću dio izlaznog pojačala. Oni zatim prenose potrebni izlaz 4-20 mA istosmjerne struje u upravljačke sustave.
Uređaji za pretvorbu
Relevantan za industriju upravljanja, pojam se također koristi za definiranje specifičnih uređaja za pretvorbu. Ovi uređaji mijenjaju 4-20 mA DC analogne procesne signale u 3-15 psi analogne pneumatske signale za pokretanje proporcionalnih pneumatskih kontrolnih ventila ili za pretvaranje signala tlaka u proporcionalne 4-20 mA DC analogne procesne signale. Ova se mjerenja obično koriste za opisivanje procesa koji normalno funkcionira. Konvertiranjem stvarnih signala s instrumenta u ove standardizirane raspone, mjerenja koja su izvan tih raspona mogu se zabilježiti i koristiti u dijagnostici.
Pretvornici specifični za senzor
Određeni tipovi senzora, obično oni koji mjere magnetski tok vodiča za napajanje kako bi osjetili struje pogonskog motora za strojeve i procesnu opremu, također mogu nositi naziv pretvarača struje. Oni se obično odnose na prijenos analognog miliamperskog ili naponskog signala u upravljačke sustave.
Pretvornici s punom jezgrom imaju prstenaste transformatore zatvorene petlje koji se moraju navući preko privremeno otvorenog kraja energetskog vodiča. Pretvornici s podijeljenom jezgrom, s druge strane, imaju zglobnu stranu prstena transformatora koja se može privremeno otvoriti kako bi se omogućilo da se prsten sklizne oko vodiča koji se ne može odspojiti. Obično uključuju ispravljač i podesivi krug za kondicioniranje izlaza kako bi se omogućile specifične kalibracije za analogne upravljačke sustave.