Виды напряжения

Виды преобразования электронной энергии

Электронная энергия вырабатывается на электростанциях и передается потребителям приемущественно в виде переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц. Но как в индустрии, так и на транспорте имеются установки, для питания которых переменный ток частотой 50 Гц непригоден.
Вопросами, связанными с преобразованием электронной энергии из 1-го ее вида в другой, занимается область науки и техники, получившая заглавие преобразовательной техники (либо энергетической электроники). К числу главных видов преобразования электронной энергии относятся:

1. Выпрямление переменного тока — преобразование переменного тока (обычно промышленной частоты) в неизменный ток. Этот вид преобразования получил наибольшее развитие, потому что часть потребителей электронной энергии может работать лишь на неизменном токе (химические и электрометаллургические установки, полосы передачи неизменного тока, электролизные ванны, заряжаемые аккумуляторные батареи, радиотехническая аппаратура и т.д.), другие же потребители имеют на неизменном токе наилучшие свойства, чем на переменном токе (регулируемые электродвигатели).
2. Инвертирование тока — преобразование неизменного тока в переменный. Инвертор применяется в тех случаях, когда источник энергии генерирует неизменный ток (электромашинные генераторы неизменного тока, аккумуляторные батареи и другие хим источники тока, солнечные батареи, магнитогидродинамические генераторы и т.д.), а для потребителей нужна энергия переменного тока. В ряде случаев инвертирование тока нужно при других видах преобразования электронной энергии (преобразование частоты, преобразование числа фаз).
3. Преобразование частоты — преобразование переменного тока одной частоты (обычно 50 Гц) в переменный ток другой частоты. Такое преобразование нужно для питания регулируемых электроприводов переменного тока, установок индукционного нагрева и плавки металлов, ультразвуковых устройств и т. д.
4. Преобразование числа фаз. В ряде всевозможных случаев встречается необходимость в преобразовании трехфазного тока в однофазовый (к примеру, для питания дуговых электропечей) либо, напротив, однофазового в трехфазный. Так, на электрифицированном транспорте употребляется контактная сеть однофазового переменного тока, а на электровозах употребляются вспомогательные машины трехфазного тока. В индустрии употребляются трехфазно-однофазные преобразователи частоты с конкретной связью, в каких вместе с преобразованием промышленной частоты в более низкую происходит и преобразование трехфазного напряжения в однофазовое.

3. Преобразование неизменного тока 1-го напряжения в неизменный ток другого напряжения (преобразование неизменного напряжения). Схожее преобразование нужно, к примеру, на ряде подвижных объектов, где источником электроэнергии является аккумуляторная батарея либо другой источник неизменного тока низкого напряжения, а для питания потребителей требуется более высочайшее неизменное напряжение (к примеру, источники питания радиотехнической либо электрической аппаратуры).
Есть и некие другие виды преобразования электронной энергии (к примеру, формирование определенной кривой переменного напряжения), а именно, формирование массивных импульсов тока, которые находят применение в особых установках, регулируемое преобразование переменного напряжения. Все виды преобразований производят с внедрением силовых главных частей. Главные типы полупроводниковых ключей — диоды, силовые биполярные транзисторы, тиристоры, запираемые тиристоры, транзисторы с полевым управлением.
Преобразователи на тиристорах принято разделять на две группы: ведомые и автономные. В первых повторяющийся переход тока с 1-го вентиля на другой (коммутация тока) осуществляется под действием переменного напряжения какого-нибудь наружного источника. Если таким источником является сеть переменного тока, молвят о преобразователе, ведомом сетью. К таким преобразователям относятся: выпрямители, ведомые сетью (зависимые) инверторы, конкретные преобразователи частоты, преобразователи числа фаз, преобразователи переменного напряжения. Если наружным источником напряжения, обеспечивающим коммутацию, является машина переменного тока (к примеру, синхронный генератор либо движок), преобразователь именуют ведомым машиной.
Автономные преобразователи делают функции преобразования формы либо регулирования напряжения (тока) методом конфигурации состояния управляемых силовых главных частей под действием сигналов управления. К автономным преобразователям относятся импульсные регуляторы неизменного и переменного напряжения, некие виды инверторов напряжения.
Обычно силовые вентильные преобразователи использовались для получения выпрямленного напряжения промышленных сетей частотой 50 Гц и для получения переменного напряжения (однофазового либо трехфазного) при питании от источника неизменного напряжения. Для этих преобразователей (выпрямителей и инверторов) употребляют диоды и тиристоры, коммутируемые с частотой сети. Форма выходного напряжения и тока определяется линейной частью схемы и фазовой модуляцией угла регулирования.
Выпрямление и инвертирование продолжают оставаться ведущим методом преобразования электронной энергии, но методы преобразования перетерпели значимые конфигурации и их разновидности стали еще многочисленнее.
Возникновение новых типов силовых полупроводниковых вентилей, близких к безупречному управляемому главному элементу, значительно изменило подход к построению вентильных преобразователей. Получившие распространение в последние годы запираемые тиристоры (GTO — gate turn off thirystor) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ — IGBT — insolated gate bipolar transistor) удачно перекрывают спектр мощностей до сотен и тыщ кв, их динамические характеристики безпрерывно совершенствуются, а цена с ростом выпуска понижается. Потому они удачно вытеснили обыденные тиристоры с узлами принудительной коммутации. Области внедрения импульсных преобразователей напряжения с новыми классами устройств также расширились. Стремительно развиваются массивные импульсные регуляторы как для увеличения, так и для снижения неизменного напряжения питания; импульсные преобразователи нередко употребляются в системах утилизации энергии возобновляемых источников (ветер, солнечная радиация).

Огромные вложения делаются в создание энергии с внедрением энергосберегающих технологий, когда возобновляемые первичные источники употребляются или для возврата энергии в сеть, или для подзарядки накопителя (аккума) в установках с завышенной надежностью энергоснабжения. Возникают новые классы преобразователей для электроприводов с вентильно-индукторными движками (SRD — switched reluctanse drive). Эти преобразователи представляют собой многоканальные (число каналов обычно от 3-х до восьми) коммутаторы, обеспечивающие попеременно подключение обмоток статора мотора с регулируемыми частотой и напряжением. Импульсные преобразователи получают обширное распространение в источниках питания бытовой аппаратуры, зарядных устройствах, сварочных агрегатах и целом ряде новых применений (пускорегулирующие устройства осветительных установок, электрофильтры и пр.).
Кроме совершенствования элементной базы силовых преобразовательных цепей на стратегию решения схемотехнических задач оказало большущее воздействие развитие микроконтроллерных устройств и цифровых способов обработки инфы.

« Вибрации как вредный фактор
Виды электроизоляционных материалов »