Преобразователь электрической энергии

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Зарядное устройство телефона, один из примеров понижающего импульсного преобразователя.
Пример повышающего преобразователя, — автомобильный инвертор. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12 В) в переменное 220 В.

Преобразователь электрической энергии — электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества.[1] Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают большой КПД.

История развития

При начале практического использования электрической энергии (1880-е) возникла проблема преобразования энергии.

Период использования Компонентная база Особенности
1880-е — 1990-е Двигатель-генератор (умформер)
До сих пор находят применение (например, динамотор), хотя и ограниченное 		+ Малый коэффициент нелинейных искажений
+ Большой КПД

+ Большие мощности
+ Возможность преобразования постоянного тока
+ Стойкость к коротким замыканиям, перегрузкам, перенапряжениям
— Материалоёмкость
- Сложность ремонта и обслуживания
- Наличие подвижных изнашивающихся частей
- Шум и вибрации
— Малый коэффициент мощности

1880-е — настоящее времяТрансформаторы+ Большая надёжность
+ Больший КПД
+ Большие мощности
- Большие габариты при малых частотах
- Невозможность преобразования постоянного тока
1930—1970-е
В настоящее время практически не используются		Ионные приборы (игнитрон)

+Большая преобразуемая мощность (по этому показателю устройства на ионных приборах до сих пор не превзойдены полупроводниковыми)
+Стойкость к коротким замыканиям и перенапряжениям
-Хрупкость корпусов (стекло, керамика)
-Мощные ионные приборы наполнены парами ртути. В случае аварии высок риск загрязнения окружающей среды
-Длительное время подготовки к работе

1960-е — настоящее времяПолупроводниковые диоды, тиристоры

и транзисторы

+ Компактность
+ Бесшумность
+ Лёгкость и гибкость управления
- Потери мощности в ключах
- Искажения и помехи в сетях

Зачастую появление новых приборов не устраняет необходимости использовать ряд приборов, прежде существовавших. Например, многие полупроводниковые приборы используют трансформаторы, но в более выгодном высокочастотном диапазоне. В результате устройство приобретает преимущества и тех, и других.
Использование п-п инверторов для управления умформерами позволяет устранить коллекторы и щётки. Это снижает потери омические и на трение. Сами инверторы тоже могут быть меньшей мощности, например, при использовании машин двойного питания, потери — меньше, а качество преобразования энергии — гораздо больше.

Функции преобразователей

  • Преобразование
  • Преобразование и регулирование
  • Преобразование и стабилизация

Классификация

По характеру преобразования

 
 
 
 
 
Преобразователи
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Выпрямители
≈ → =
 
Инверторы
= → ≈
 
Преобразователи частоты и числа фаз
≈ → ≈		Напряжения
= → = инвертор + выпрямитель
≈ → ≈ Трансформатор
 
 
 


Выпрямители

Основная статья: Выпрямитель

Выпрямитель — устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток[2].

Инверторы

Основная статья: Инвертор (электротехника)

Инвертор — устройство, задача которого обратна выпрямителю, то есть преобразование энергии источника постоянного тока в энергию переменного тока.

Инверторы подразделяются на два класса: ведомые сетью (зависимые) и автономные.

Зависимые инверторы

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей её в сеть переменного тока, то есть осуществляют преобразование, обратное выпрямителю[3].

Автономные инверторы

Автономные инверторы — устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью переменного тока) нагрузку[4].

В свою очередь автономные инверторы подразделяются на:

  • АИН
  • АИТ
  • АИР

Преобразователи частоты

Основная статья: Преобразователь частоты

Преобразователь частоты — вторичный источник электропитания, вырабатывающий переменный электрический ток с частотой, отличной от частоты тока исходного источника.

Преобразователи напряжения

Это , который, возможно, никогда не будет удовлетворять определённым стандартам полноты. Вы можете дополнить его из .

По способу управления

  1. Импульсные (на постоянном токе)
  2. Фазовые (на переменном токе)

По типу схем

  • Нулевые, мостовые
  • Трансформаторные, бестрансформаторные
  • Однофазные, двухфазные, трёхфазные…

По способу управления

  • Управляемые
  • Неуправляемые
См. также

Примечания

  1. ↑ ГОСТ Р 50369-92 Электроприводы. Термины и определения
  2. ↑ С. Ю. Забродин. Глава 5 Маломощные выпрямители постоянного тока, §5.1 Общие сведения // Промышленная электроника: учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — С. 287. — 496 с.
  3. ↑ С. Ю. Забродин. Глава 6 Ведомые сетью преобразователи средней и большой мощности, §6.1 общие сведения // Промышленная электроника: учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — С. 315. — 496 с.
  4. ↑ С. Ю. Забродин. Глава 8 Автономные инверторы, §8.1 Автономные инверторы и их классификация // Промышленная электроника: учебник для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — С. 438. — 496 с.