Преобразователь электрической энергии

Преобразователь электрической энергии — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии (напряжения, частоты, числа фаз, формы сигнала). Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают высокий КПД.

История развития

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

Период использования	Компонентная база	Особенности
1880-е	Мотор-генератор (умформер) До сих пор находят применение (например, динамотор), хотя и ограниченное	+ Низкий коэффициент нелинейных искажений + Высокий 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 - Низкий коэффициент мощности
1880-е Используются в настоящее время	Трансформаторы	+ Большая надёжность + Высокий 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 Используются в настоящее время	Полупроводниковые 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 выше.

Функции преобразователей

• Преобразование
• Преобразование и регулирование
• Преобразование и стабилизация

Классификация

По характеру преобразования

 

 

 

 

 

Преобразователи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выпрямители
≈→=

 

Инверторы
=→≈

 

Преобразователи частоты и числа фаз
≈→≈Напряжения
=→= ≈→≈

 

 

 

Выпрямители

Основная статья: Выпрямитель

Выпрямитель — устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток.Шаблон:-1

Инверторы

Основные статьи: Инвертор_(преобразователь) и Инверторы_напряжения

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.Шаблон:-1

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.Шаблон:-1

В свою очередь автономные инверторы подразделяются на:

• АИН
• АИТ
• АИР

Преобразователи частоты

Основная статья: Преобразователь частоты

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

• Импульсный стабилизатор напряжения