Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжения: Инвертор постоянного напряжения в переменное

Преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное

 

Полезная модель относится к преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного напряжения низкого уровня в переменное напряжение синусоидальной формы высокого уровня, и может быть использовано в источниках бесперебойного питания, в автомобильной технике и в устройствах автоматики. Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит задающий генератор на основе микроконтроллера, диоды, включенные последовательно с силовыми ключами, и низкочастотный фильтр на выходе преобразователя. Предложенное техническое решение позволяет снизить уровень высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении, повысить надежность, а также уменьшить количество элементов в схеме управления, что делает преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное более надежным, простым и дешевым. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявленное техническое решение относится к преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного напряжения низкого уровня в переменное напряжение синусоидальной формы высокого уровня, и может быть использовано в источниках бесперебойного питания, в автомобильной технике и в устройствах автоматики.

Известен преобразователь постоянного напряжения в выходное переменное квазисинусоидальное напряжение, у которого выходной трансформатор имеет отводы, расположенные симметрично относительно средней точки, с применением в качестве коммутирующих ключей силовых биполярных транзисторов, шунтированных диодами [Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи / B.C.Моин. — М.: Энергоатомиздат, 1986, с.204].

Основным недостатком данного устройства является применение в качестве ключей биполярных транзисторов, наличие неосновных носителей в области базы которых вызывает задержку при выключении.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное [Локсеев О. Преобразователь 12/220 В / О.Локсеев // Радиолюбитель, 2000, 7, с.14.], с применением в качестве коммутирующих ключей мощных полевых транзисторов.

Недостатком данного устройства является высокий коэффициент гармоник выходного напряжения на нагрузке, ухудшающий энергетические показатели преобразователя.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное [Патент РФ на изобретение 2402146, МПК Н02М 7/501. Опубл. в Б.И. 29, 20.10.2010], содержащий задающий генератор, делитель частоты, состоящий из двух двоичных счетчиков, декодеры/демультиплексоры, транзисторный инвертор, диоды, MOSFET-транзисторы в качестве ключей, стоки которых подключены к отводам первичной обмотки силового выходного трансформатора.

Недостатком прототипа является отсутствие фильтра низкой частоты на выходе преобразователя постоянного напряжения в переменное, что проявляется в высоком уровне высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении, недостаточная надежность, а также большое количество элементов в схеме управления MOSFET-транзисторами, что обусловливает высокую сложность и стоимость устройства.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в улучшении энергетических показателей преобразователя, повышении надежности работы, а также снижении стоимости преобразователя.

Данная задача достигается за счет того, что преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное содержит задающий генератор, силовой трансформатор, содержащий дополнительные отводы в каждой полуобмотке первичной обмотки силового выходного трансформатора, которые подключены к стокам MOSFET-транзисторов, средний отвод обмотки силового трансформатора подключен к положительному полюсу источника постоянного тока, причем задающий генератор выполнен на основе микроконтроллера и работает по программе, обеспечивающей управление MOSFET-транзисторами таким образом, чтобы форма выходного напряжения была максимально близка к синусоидальной, каждый выход задающего генератора соединен с управляющим выводом MOSFET-транзистора через соответствующий драйвер, причем количество выходов задающего генератора соответствует количеству MOSFET-транзисторов, стоки которых соединены с выводами полуобмоток трансформатора через диоды, а на выходе преобразователя постоянного напряжения в переменное с целью снижения высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении включен фильтр низкой частоты (ФНЧ). Кроме того, в качестве силовых ключей могут быть применены IGBT-транзисторы с соответствующими драйверами.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение формирования синусоидальной кривой выходного напряжения с малым коэффициентом гармоник на выходе преобразователя при питании от источника постоянного напряжения, что выражается в улучшении энергетических показателей преобразователя и повышение надежности его работы, а также снижение количества элементов в схеме управления, что приводит к упрощению конструкции и снижению стоимости преобразователя.

На фиг.1 изображена структурная схема преобразователя постоянного напряжения в переменное синусоидальное. На фиг.2 представлены временные диаграммы напряжения на выходной обмотке силового трансформатора до ФНЧ (а) и после ФНЧ (б).

Преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное

(фиг.1) содержит задающий генератор 1, выполненный на основе микроконтроллера, выходы которого соединены с группой драйверов 2 и группой драйверов 3, выходы группы драйверов 2 подключены к затворам группы силовых ключей (MOSFET-транзисторов) 4, выходы группы драйверов 3 подключены к затворам группы силовых ключей 5. Стоки MOSFET-транзисторов групп 4 и 5 подключены через группы диодов 6 и 7 к отводам первичной обмотки силового выходного трансформатора 8. Группы диодов 6 и 7 включены последовательно с группами транзисторов 4 и 5 для исключения протекания токов короткого замыкания по цепи: начало секции полу обмотки — переход сток — исток открытого транзистора — обратный диод закрытого транзистора — конец секции полуобмотки, что обеспечивает повышение надежности преобразователя. Отводы в первичной обмотке силового трансформатора 8 выполняются так, чтобы обеспечить требуемые коэффициенты трансформации при включении каждого транзистора для формирования синусоидального выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное работает следующим образом. При подаче от источника постоянного тока 9 напряжения питания на преобразователь, начинает работать задающий генератор 1, выполненный на основе микроконтроллера, на выходах которого в соответствии с программой формируются импульсы напряжения, которые через группы драйверов 2 и 3 поступают на затворы силовых ключей групп 4 и 5 (MOSFET-транзисторов), и поочередно открывают и закрывают их. Открытый силовой ключ обеспечивает протекание тока по цепи: положительный полюс источника постоянного тока 9 — соответствующая секция первичной полуобмотки силового трансформатора 8 — диод — переход сток-исток силового ключа — отрицательный полюс источника постоянного тока 9.

Одну полуволну выходного синусоидального напряжения формирует группа MOSFET-транзисторов 4, а вторую полуволну выходного синусоидального напряжения формирует группа MOSFET-транзисторов 5, поочередное включение/выключение которых происходит в соответствии с программой микроконтроллера. Затем вновь формируется первая полуволна выходного напряжения, и далее процессы повторяются. ФНЧ 8 снижает уровень высокочастотных составляющих в выходном напряжении (фиг.2).

Предложенное техническое решение позволяет снизить уровень высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении, повысить надежность работы, а также уменьшить количество элементов в схеме управления, что обеспечивает упрощение и снижение стоимости преобразователя постоянного напряжения в переменное синусоидальное.

1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное, содержащий задающий генератор, силовой трансформатор, содержащий дополнительные отводы в каждой полуобмотке первичной обмотки силового выходного трансформатора, которые подключены к стокам MOSFET-транзисторов, средний отвод обмотки силового трансформатора подключен к положительному полюсу источника постоянного тока, отличающийся тем, что задающий генератор выполнен на основе микроконтроллера и работает по программе, обеспечивающей управление MOSFET-транзисторами таким образом, чтобы форма выходного напряжения была максимально близка к синусоидальной, каждый выход задающего генератора соединен с управляющим выводом MOSFET-транзистора через соответствующий драйвер, причем количество выходов задающего генератора соответствует количеству MOSFET-транзисторов, стоки которых соединены с выводами полуобмоток трансформатора через диоды, а на выходе преобразователя постоянного напряжения в переменное с целью снижения высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении включен фильтр низкой частоты.

2. Преобразователь постоянного напряжения в переменное синусоидальное по п.1, отличающийся тем, что в качестве силовых ключей применены IGВТ-транзисторы с соответствующими драйверами.

Схема преобразования постоянного тока в переменный. Преобразователь постоянного тока в переменный.

Преобразователем напряжения называется устройство, которое изменяет вольтаж цепи. Это электронный прибор, который используется для изменения величины входного напряжения устройства. Преобразователи напряжениямогут повышать или понижать входное напряжение, в том числе менять величину и частоту первоначального напряжения.

Необходимость применения данного устройства преимущественно возникает в случаях, когда необходимо использовать какой-либо электрический прибор в местах, где невозможно использовать имеющиеся стандарты или возможности электроснабжения. Преобразователи могут использоваться в виде отдельного устройства либо входить в состав систем бесперебойного питания и источников электрической энергии. Они широко применяются во многих областях промышленности, в быту и других отраслях.

Устройство

Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей:

1.Инвертирующие.
2.Повышающие.
3.Понижающие.

Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:

1.Ключевой коммутирующий элемент.
2.Источник питания.
3.Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).
4.Конденсатор фильтра, который включен параллельно сопротивлению нагрузки.
5.Блокировочный диод.

Включение указанных пяти элементов в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей.

Регулирование уровня выходящего напряжения преобразователя обеспечивается изменением ширины импульсов, которые управляют работой ключевого коммутирующего элемента. Стабилизация выходного напряжения создается методом обратной связи: изменение выходного напряжения создает автоматическое изменение ширины импульсов.

Типичным представителем преобразователя напряжения также является трансформатор. Он преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение иного значения. Данное свойство трансформатора широко применяется в радиоэлектронике и электротехнике. Устройство трансформатора включает следующие элементы:

1.Магнитопровод.
2.Первичная и вторичная обмотка.
3.Каркас для обмоток.
4.Изоляция.
5.Система охлаждения.
6.Иные элементы (для доступа к выводам обмоток, монтажа, защиты трансформатора и так далее).

Напряжение, которое будет выдавать трансформатор на вторичной обмотке, будет зависеть от витков, которые имеются на первичной и вторичной обмотке.

Существуют и иные виды преобразователей напряжения, которые имеют иную конструкцию. Их устройство в большинстве случаев выполнено на полупроводниковых элементах, так как они обеспечивают значительный коэффициент полезного действия.

Принцип действия

Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия.

Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.

1.Мощный генератор переменного напряжения, который питается от источника исходного постоянного напряжения, соединяется с первичной обмоткой трансформатора.
2.Переменное напряжение необходимой величины снимается с вторичной обмотки, которое потом выпрямляется.
3.В случае необходимости постоянное выходное напряжение выпрямителя стабилизируется при помощи стабилизатора, который включен на выходе выпрямителя, либо с помощью управления параметрами переменного напряжения, которое вырабатывается генератором.
4.Для получения высокого кпд в преобразователях напряжения используются генераторы, которые работают в ключевом режиме и вырабатывают напряжение с использованием логических схем.
5.Выходные транзисторы генератора, которые коммутируют напряжение на первичной обмотке, переходят из закрытого состояния (ток не течет через транзистор) в состояние насыщения, где на транзисторе падает напряжение.
6.В преобразователях напряжения высоковольтных источников питания в большинстве случаев применяется эдс самоиндукции, которая создается на индуктивности в случаях резкого прерывания тока. В качестве прерывателя тока работает транзистор, а первичная обмотка повышающего трансформатора выступает индуктивностью. Выходное напряжение создается на вторичной обмотке и выпрямляется. Подобные схемы способны вырабатывать напряжение до нескольких десятков кВ. Их часто применяют для питания электронно-лучевых трубок, кинескопов и так далее. При этом обеспечивается кпд выше 80%.

В иды

Преобразователи можно классифицировать по ряду направлений.

Преобразователи напряжения постоянного тока;

1) регуляторы напряжения;
2) преобразователи уровня напряжения;
3) линейный стабилизатор напряжения.

Преобразователи переменного тока в постоянный;

1) импульсные стабилизаторы напряжения;
2) блоки питания;
3) выпрямители.

Преобразователи постоянного тока в переменный: инверторы.

Преобразователи переменного напряжения;

1) трансформаторы переменной частоты;
2) преобразователи частоты и формы напряжения;
3) регуляторы напряжения;
4) преобразователи напряжения;
5) трансформаторы разного рода.

Преобразователи напряжения в электронике в соответствии с конструкцией также делятся на следующие типы:

1.На пьезоэлектрических трансформаторах.
2.Автогенераторные.
3.Трансформаторные с импульсным возбуждением.
4.Импульсные источники питания.
5.Импульсные преобразователи.
6.Мультиплексорные.
7.С коммутируемыми конденсаторами.
8.Бестрансформаторные конденсаторные.

Особенности

1.При отсутствии ограничений по объему и массе, а также при высоком значении питающего напряжения преобразователи рационально использовать на тиристорах.
2.Полупроводниковые преобразователи на тиристорах и транзисторах могу быть регулируемыми и нерегулируемыми. При этом регулируемые преобразователи могут применяться как стабилизаторы переменного и постоянного напряжения.
3.По способу возбуждения колебаний в устройстве могут быть схемы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Схемы с независимым возбуждением выполняются из усилителя мощности и задающего генератора. Импульсы с выхода генератора направляются на вход усилителя мощности, что позволяет управлять им. Схемы с самовозбуждением – это импульсные автогенераторы.

Применение

1.Для распределения и передачи электрической энергии. На электростанциях генераторы переменного тока обычно вырабатывается энергия напряжением 6-24 кВ. Для передачи энергии на дальние расстояния выгодно использовать большее напряжение. Вследствие этого на каждой электростанции ставят трансформаторы, повышающие напряжение.
2.Для различных технологических целей: электротермических установок (электропечные трансформаторы), сварки (сварочные трансформаторы) и так далее.
3.Для питания различных цепей;

1) автоматики в телемеханике, устройств связи, электробытовых приборов;
2) радио- и телевизионной аппаратуры.

Для разделения электрических цепей данных устройств, в том числе согласования напряжений и так далее. Трансформаторы, применяемые в данных устройствах, в большинстве случаев имеют малую мощность и невысокое напряжение.

4.Преобразователи напряжения практически всех типов широко применяются в быту. Блоки питания многих бытовых приборов, сложных электронных устройств, инверторные блоки широко используются для обеспечения требуемого напряжения и обеспечения автономного энергоснабжения. К примеру, это может быть инвертор, который может быть использован для аварийного или резервного источника питания бытовых приборов (телевизор, электроинструмент, кухонная техника и так далее), потребляющих переменный ток напряжением 220 Вольт.
5.Наиболее дорогими и востребованными в медицине, энергетике, военной сфере, науке и промышленности являются преобразователи, которые имеют выходное переменное напряжение с чистой формой синусоиды. Подобная форма пригодна для работы устройств и приборов, которые имеют повышенную чувствительность к сигналу. К ним можно отнести измерительную и медицинскую аппаратуру, электрические насосы, газовые котлы и холодильники, то есть оборудование, в составе которых имеются электромоторы. Преобразователи часто необходимы и для продления времени службы оборудования.

Достоинства и недостатки

К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

1.Обеспечение контроля входного и выходного режима тока. Эти устройства трансформируют переменный ток в постоянный, служат в качестве распределителей напряжения постоянного тока и трансформаторов. Поэтому их часто можно встретить в производстве и быту.
2.Конструкция большинства современных преобразователей напряжения имеет возможность переключения между разным входным и выходным напряжением, в том числе предполагает выполнение подстройки выходного напряжения. Это позволяет подбирать преобразователь напряжения под конкретный прибор или подключаемую нагрузку.
3.Компактность и легкость бытовых преобразователей напряжения, к примеру, автомобильных преобразователей. Они миниатюрны и не занимают много места.
4.Экономичность. КПД преобразователей напряжения достигает 90%, благодаря чему существенно экономится энергия.
5.Удобство и универсальность. Преобразователи позволяют подключать быстро и легко любой электроприбор.
6.Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния благодаря повышению напряжения и так далее.
7.Обеспечение надежной работы критических узлов: охранных систем, освещения, насосов, котлов отопления, научного и военного оборудования и так далее.

К недостаткам преобразователей напряжения можно отнести:

1.Восприимчивость преобразователей напряжения к повышенной влажности (кроме преобразователей, специально созданных для работы на водном транспорте).
2.Занимают некоторое место.
3.Сравнительно высокая цена.

Отключение электроэнергии в наших домах, увы, становится традицией. Неужели ребенку придется делать уроки при свече? Или как раз интересный фильм по телевизору, вот бы досмотреть. Все это поправимо, если у вас есть автомобильный аккумулятор. К нему можно собрать устройство, называемое преобразователем постоянного напряжения в переменное (ипи по западной терминологии DC-AC преобразователь).

На рис.1 и 2 показаны две основные схемы таких преобразователей. В схеме на рис.1 используются четыре мощных транзистора VT1…VT4, работающих в ключевом режиме. В одном полупериоде напряжения 50 Гц открыты транзисторы VT1 и VT4. Ток от аккумулятора GB1 протекает через транзистор VT1, первичную обмотку трансформатора T1 (слева направо по схеме) и транзистор VT4. Во втором полупериоде открыты транзисторы VT2 и VT3, ток от аккумулятора GB1 идет через транзистор VT3, первичную обмотку трансформатора TV1 (справа налево по схеме) и транзистор VT2. В результате ток в обмотке трансформатора TV1 получается переменным, и во вторичной обмотке напряжение повышается до 220 6. При использовании 12-вопьтового аккумулятора коэффициент К= 220/12=18,3.

Генератор импульсов с частотой 50 Гц можно построить на транзисторах, логических микросхемах и любой другой элементной базе На рис.1 показан генератор импульсов на интегральном таймере КР1006ВИ1 (микросхема DA1). С выхода DA1 импульсы частотой 50 Гц проходят через два инвертора на транзисторах VT7, VT8. От первого из них импульсы поступают через усилитель тока VT5 на пару VT2, VT3, со второго — через усилитель тока VT6 на пару VT1, VT4. Если в качестве VT1…VT4 использовать транзисторы с высоким коэффициентом передачи тока («супербета»), например, типа КТ827Б или мощные полевые транзисторы, например, КП912А, то усилители тока VT5, VT6 можно не ставить.

В схеме на рис.2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но зато первичная обмотка трансформатора имеет вдвое больше витков и среднюю точку. Генератор импульсов в этой схеме тот же самый, базы транзисторов VT1 и VT2 подключаются к точкам А и Б схемы генератора импульсов на рис.1.

Время работы преобразователя определяется емкостью аккумулятора и мощностью нагрузки. Если допустить разряд аккумулятора на 80 % (такой разряд допускают свинцовые аккумуляторы), то выражение для времени работы преобразователя имеет вид:

Т(ч) = (0,7WU)/P, где W — емкость аккумулятора, Ач; U — номинальное напряжение аккумулятора, В; Р — мощность нагрузки, Вт. В этом выражении учтен также КПД преобразователя, составляющий 0,85…0,9.

Тогда, например, при использовании автомобильного аккумулятора емкостью 55 Ач с номинальным напряжением 12 В при нагрузке на лампочку накаливания мощностью 40 Вт время работы составит 10…12 ч, а при нагрузке на телевизионный приемник мощностью 150 Вт 2,5—3ч.

Приведем данные трансформатора Т1 для двух случаев: для максимальной нагрузки 40 Вт и для максимальной нагрузки 150 Вт.

В таблице: S — площадь сечения магнитопровода; W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток; D1, D2 — диаметры проводов первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать готовый силовой трансформатор, сетевую обмотку его не трогать, а домотать первичную обмотку. В этом случае после намотки нужно включить в сеть сетевую обмотку и убедиться, что напряжение на первичной обмотке равно 12 В.

Если использовать в качестве мощных транзисторов VT1…VT4 в схеме на рис.1 или VT1, VT2 в схеме на рис.2 КТ819А, то следует помнить следующее. Максимальный рабочий ток этих транзисторов 15 А, поэтому если рассчитывать на мощность преобразователя свыше 150 Вт, то необходимо ставить либо транзисторы с максимальным током свыше 15 А (например, КТ879А), либо включать параллельно по два транзистора. При максимальном рабочем токе 15 А мощность рассеяния на каждом транзисторе составит примерно 5 Вт, тогда как без радиатора максимальная рассеиваемая мощность — 3 Вт. Поэтому на этих транзисторах необходимо ставить небольшие радиаторы в виде металлической пластины площадью 15-20 см.

Выходное напряжение преобразователя имеет форму разнополярных импульсов амплитудой 220 В. Такое напряжение вполне подходит для питания различной радиоаппаратуры, не говоря уже об электрических лампочках. Однако однофазные электромоторы с напряжением такой формы работают плохо. Поэтому включать в такой преобразователь пылесос или магнитофон не стоит. Выход из положения можно найти, намотав на трансформаторе Т1 дополнительную обмотку и нагрузив ее на конденсатор Ср (на рис.2 показан пунктиром). Этот конденсатор выбран такой величины, чтобы образовался контур, настроенный на частоту 50 Гц. При мощности преобразователя 150 Вт емкость такого конденсатора можно вычислить по формуле С = 0,25 / U2, где U -напряжение, образующееся на дополнительной обмотке, например, при U = 100 В, С = 25 мкФ. При этом конденсатор должен работать на переменном напряжении (можно использовать металлобумажные конденсаторы К42У или подобные) и иметь рабочее напряжение не меньше 2U. Такой контур забирает на себя часть мощности преобразователя. Эта часть мощности зависит от добротности конденсатора. Так, для металлобумажных конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь составляет 0,02…0,05, поэтому КПД преобразователя снижается примерно на 2…5%.

Во избежание выхода из строя аккумуляторной батареи преобразователь не мешает оборудовать сигнализатором разряда. Простая схема такого сигнализатора показана на рис.3. Транзистор VT1 является пороговым элементом. Пока напряжение аккумуляторной батареи в норме транзистор VT1 открыт и напряжение на его коллекторе ниже порогового напряжения микросхемы DD1.1, поэтому генератор сигнала звуковой частоты на этой микросхеме не работает. Когда напряжение батареи опускается до критического значения, транзистор VT1 запирается (точка запирания устанавливается переменным резистором R2), начинает работать генератор на микросхеме DD1 и акустический элемент НА1 начинает «пищать». Вместо пьезоэлемента можно применить динамический громкоговоритель малой мощности.

После использования преобразователя аккумулятор необходимо зарядить. Для зарядного устройства можно использовать тот же трансформатор Т1, но количества витков в первичной обмотке недостаточно, так как она рассчитана на 12 В, а нужно, по крайней мере, 17 В. Поэтому при изготовлении трансформатора следует предусмотреть дополнительную обмотку для зарядного устройства. Естественно, при зарядке аккумулятора схему преобразователя необходимо отключить.

В. Д. Панченко, г.Киев

Остановимся сначала на выпрямительных измерительных преобразователях. Они предназначаются для выпрямления (детектирования) переменного тока, превращая его в пульсирующий ток, среднее значение которого представляет собой выходную величину и может быть пропорционально пиковому (амплитудному), среднеквадратическому или средневыпрямленному значениям входной величины. В соответствии с этим сами преобразователи классифицируются следующим образом: по параметру переменного напряжения U x~ , которому соответствует напряжение выходной цепи детектора: преобразователь пикового значения, преобразователи среднеквадратического и средневыпрямленного значений напряжения; по схеме входа: преобразователи с открытым и закрытым входом по постоянному напряжению; по характеристике преобразования: линейные и квадратичные преобразователи.

Преобразователь пикового значения — это преобразователь, выходное напряжение которого непосредственно соответствует U max или U min (U в или U н). Преобразователь пикового значения относится к линейным, и может иметь открытый (рисунок 2.1, а) или закрытый (рисунок 2.1, б) вход по постоянному напряжению.

Принцип работы преобразователей пикового значения напряжения заключается в заряде конденсатора C через диод V до максимального (пикового) значения U x~ , которое затем запоминается, если постоянная времени разряда конденсатора C (через резистор R) значительно превышает постоянную времени заряда. Полярность включения диода V определяет соответствие выходного напряжения U x= либо U max (U в), либо U min (U н), а возможные пульсации U x= сглаживаются цепочкой R ф, C ф. Если детектор имеет открытый вход, U x= определяется суммой`U и U в (U н), т.е. соответствует U max (U min). При закрытом входе U x= соответствует U в (U н). Если же U x~ не содержит постоянной составляющей, то схемы, изображенные на рис.2.1,а,б, идентичны, а U x= соответствует U m . В некоторых случаях применяют двухполупериодные пиковые детекторы с удвоением напряжения, позволяющие прямо измерять значение размаха напряжения.

Рисунок 2.1 Схемы преобразователя пикового значения напряжения:

а) — с открытым входом; б) — с закрытым входом.

Существенным достоинством преобразователей пикового значения напряжения являются большое входное сопротивление (равное R/2 для схемы на рисунок 2.1, а и R/3 — для схемы на рисунок 2.1, б) и наилучшие по сравнению с другими типами преобразователей частотные свойства.

Преобразователь среднеквадратического значения — это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток (напряжение), пропорциональный U 2 ск. Характеристика преобразования в этом случае должна быть квадратичной, а при наличии постоянной составляющей необходим детектор с открытым входом.

Преобразователь среднеквадратического значения позволяет осуществить преобразование в постоянное напряжение среднеквадратического значения переменных напряжений несинусоидальной формы, поскольку

, гдеU 2 — среднеквадратическое значение напряжения несинусоидальной формы, U k — среднеквадратическое значение гармонических составляющих.

В качестве нелинейного элемента преобразователя, имеющего квадратичную вольтамперную характеристику (ВАХ), можно, например, использовать начальный участок ВАХ полупроводникового диода. Однако участок этот имеет очень малую протяженность, а полупроводниковые приборы имеют большой разброс параметров на этом участке характеристики. Поэтому такие преобразователи строятся на основе диодной цепочки. Такая цепочка позволяет получить ВАХ в результате кусочно-линейной аппроксимации параболической кривой. Схема квадратичного преобразователя с диодной цепочкой показана на рисунке 2.2.

Входное напряжение u вх подводится к широкополосному трансформатору Т1. С помощью диодов V1 и V2 во вторичной обмотке осуществляется двухполупериодное выпрямление. Выпрямленное напряжение воздействует на цепь, состоящую из диодной цепочки V1…V8, делителей напряжения R3…R14 и резистора нагрузки R15. Падение напряжения на нагрузке через фильтр нижних ч

астот Z1 подается на выход преобразователя.

Рисунок 2.2 Структурная схема преобразователя

среднеквадратического значения на основе диодной цепочки.

Выходное напряжение пропорционально среднему значению тока диодной цепочки. Диодная цепочка имеет близкую к параболической вольтамперную характеристику. Поэтому среднее значение выходного напряжения оказывается пропорциональным квадрату среднеквадратического значения входного напряжения.

Как получается квадратичная вольтамперная характеристика? Делители напряжения R3 … R14 подключены к общему стабилизированному источнику напряжения Е. Делители подобраны так, что напряжения смещения U i , подаваемые на диоды, удовлетворяют соотношению U 1 U 2 , в цепи преобразователя будет протекать ток i  = i o + i 1 + i 2 . Крутизна ВАХ будет увеличиваться с ростом U. Выбирая соответствующим образом сопротивления делителей, можно получить ВАХ в виде ломанной линии, приближающейся к квадратичной параболе. Таким образом, квадратичная характеристика синтезируется из начальных участков характеристик ряда диодных ячеек.

Коэффициент преобразования такого преобразователя по току К» v = I/U 2 , где I — среднее значение тока на выходе преобразователя, U — среднеквадратическое значение входного напряжения.

В современных приборах применяются в основном квадратичные детекторы с термопреобразователями, аналогичными преобразователям термоэлектрических амперметров. Такой преобразователь представляет собой сочетание одной или нескольких термопар и нагревателя. Основным недостатком их является квадратичный характер функции преобразования. Этот недостаток устраняется применением дифференциальной схемы включения двух (или более) термопреобразователей, как показано на рис унке 2.3.

При подаче на термопреобразователь ТП 1 измеряемого напряжения U x~ выходное напряжение ТП 1 U 1 = k T U 2 ск.

Кроме термопреобразователя ТП 1 , в схеме имеется второй термопреобразователь ТП 2 , включенный встречно с ТП 1 . На ТП 2 подается напряжение обратной связи, поэтому его выходное напряжение U 2 = k T U 2 3 .

Таким образом на входе УПТ имеет место результирующее напряжение

U 1 — U 2 = k T (U 2 ск — U 2 3), (2.1)

чему соответствует

U 3 = k УПТ k T (U 2 ск — U 2 3). (2.2)

Если параметры схемы выбрать так, чтобы

k УПТ k T U 2 3 >>U 3 , (2.3)

т

о тогда окончательно U 3  U ск, т.е. функция преобразования будет равномерной.

Рисунок 2.3 Структурная схема преобразователя

среднеквадратического значения напряжения

Преобразователь средневыпрямленного значения — это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток, пропорциональный U св. Вольтамперная характеристка такого преобразователя должна иметь линейный участок в пределах диапазона входных напряжений. Примером подобного преобразователя может служить двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель с фильтром нижних частот. Наиболее распространенными являются мостовые схемы (рис. 2.4). В схеме рис. 2.4,а ток через диагональ моста протекает в одном и том же направлении в течение обоих полупериодов переменного напряжения. В положительный полупериод ток протекает по цепи: верхний входной зажим — диод V1 — диагональ моста — диод V4 — нижний входной зажим; в отрицательный: нижний зажим — диод V3 — диагональ моста — диод V2 — верхний входной зажим.

Направление тока соответствует проводящему направлению указанных диодов. Характеристики реальных диодов не имеют строго линейного участка, как это требуется условиями преобразования. Ток, протекающий через диод при положительном значении входного напряжения

, (2.5)

где R v (U) — сопротивление открытого диода, зависящее от приложенного напряжения, R — сопротивление нагрузки.

Начальный участок характеристики близок к квадратичному. Поэтому будет иметь место погрешность, которая будет тем меньше, чем ближе к линейной будет характеристика диода.

Рисунок 2.4 Структурная схема преобразователя

средневыпрямленного значения напряжения.

Для улучшения линейности вольт-амперной характеристики в диагональ моста последовательно с резистором R включают резистор R доб, сопротивление которого намного больше сопротивления открытого диода R v (U).

В этом случае

. (2.6)

Зависимость прямого тока от напряжения будет близка к линейной. Уменьшение чувствительности, обусловленное включением R доб, можно компенсировать введением дополнительного усиления.

Схема, представленная на рисунке 2.4,б, отличается от предыдущей тем, что вместо диодов V3 и V4 включены резисторы R1 и R2. В положительный полупериод напряжения ток протекает через диод V1 и резистор R1. Через резистор R2 в этот полупериод ток не протекает, на его зажимах напряжение равно нулю. В отрицательный полупериод напряжения ток протекает через диод V2 и резистор R2.

Уравнение преобразования для рассмотренных схем можно выразить следующим образом:

Для схемы (рисунок 2.4,а)

U o = К v св U св =

, при R v1 = R v2 = R v3 = R v4 = R v (2.7)

Если R >> R v , то U = U св;

Для схемы (рисунок 2.4,б)

U o = К v св U св =

, при R v1 = R v2 = R v ; R1 = R2 = R, (2.8)

Если R >> R v , то U = U св.

Погрешность преобразования обусловлена, главным образом, нелинейностью вольтамперной характеристики диода и влиянием прямого сопротивления диода на ток, протекающий через выпрямительный мост.

Необходимо, однако, добавить, что линейность характеристики таких детекторов будет тем лучше, чем больше U x~ (при малых U x~ детектор становится квадратичным). Поэтому детекторы средневыпрямленного значения, как правило, применяют в вольтметрах второй модификации .

Преобразователь переменного тока в постоянный может найти применение для питания потребителей постоянного тока, в частности, в системах электроснабжения электрифицированных железных дорог. Предложенный преобразователь содержит трехфазный трансформатор (1) с двумя вторичными обмотками, каждая из которых содержит по две обмотки, одну, выполненную по схеме звезды, вторую — по схеме обратной звезды, соединенных нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей (2…13). Числа витков фазных обмоток, составляющих обратные звезды (или звезды), и числа витков фазных обмоток, составляющих звезды (или обратные звезды), находятся в соотношении. Каждый из шести вентилей (3, 5, 7, 9, 11, 13) соединяет пару противофазных выводов фазных обмоток двух шестифазных звезд. В данном случае аноды вентилей (3, 7, 11, 9, 13, 5) подключены соответственно к выводам фаз а, в, с, х, у, z одной шестифазной звезды, а катоды соответственно к выводам фаз х′, у′, z′, а′, в′, с′ второй шестифазной звезды. Группы вентилей (2, 6, 10) и (8, 12, 4) образуют соответственно анодную и катодную вентильные звезды; катоды вентилей анодной звезды соединены соответственно с фазами х, у, z одной шестифазной звезды, а аноды катодной звезды, соответственно, с фазами х′, у′, z′ другой шестифазной звезды. Общие точки анодной и катодной вентильных звезд образуют выходные выводы устройства соответственно (14) и (15), к которым присоединена нагрузка (16). Предложенный преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает технический результат — более высокое качество преобразования. 4 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока, в частности, в системах электроснабжения электрифицированных железных дорог.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямленное напряжение, содержащий 12 вентилей, образующих две мостовые схемы и трансформатор, вторичная обмотка которого, поделенная в каждой фазе на три секции, соединена в двухсторонний встречно-встречный неравносторонний зигзаг — трехлучевую звезду (А.с. SU №1282291, МПК Н02М 7/162. Мостовой преобразователь электроэнергии / A.M.Репин. Бюл. №1, 1987).

Данный преобразователь имеет невысокие энергетические показатели, что обусловлено параметрической несимметрией цепей протекания тока нагрузки при формировании смежных пульсаций. Наличие частей обмоток с тремя численными значениями витков этих частей усложняет технологию равномерного размещения частей на стержнях трансформатора, а в ряде случаев приводит к конструктивной несимметрии результирующих напряжений вторичных обмоток, что снижает качество преобразования электроэнергии.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямленное напряжение, содержащий трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, части которой образуют правильный замкнутый шестиугольник, к трем, чередующимся через одну, вершинам которого подключены дополнительные обмотки встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей и шестиячейковый вентильный мост (А.с. SU №1347133, МПК Н02М 7/08. Мостовой источник постоянного напряжения (его варианты) / A.M.Репин. Бюл. №39, 1987).

Данный преобразователь также подвержен снижению энергетических показателей, обусловленному параметрической несимметрией цепей тока при формирования смежных пульсаций. Кроме того, большое различие количества витков частей обмоток усложняет технологию равномерного размещения их на стержнях трансформатора, а в ряде случаев приводит к конструктивной несимметрии напряжений обмоток, снижающей качество преобразования параметров электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению, принятым за прототип, является преобразователь переменного тока в постоянный (Репин A.M. Новые базовые технические решения и классификация вентильных преобразователей энергии // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОВР, 1985. — Вып.6. — С.71, рис.10, з), обеспечивающий двенадцатипульсное выпрямление и содержащий двенадцать вентилей, соединенных в два трехфазных вентильных моста, образующих шестифазный вентильный мост из шести вентильных ячеек с двумя последовательно согласно соединенными вентилями в каждой, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, с отношением чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд, равным , входы переменного тока шестифазного вентильного моста, образованные точками соединения вентилей в ячейках, соединены с фазными выводами шестифазной звезды, а выводы постоянного тока шестифазного моста, каждый из которых образован общими точками соединения одноименных электродов двух вентильных звезд (анодных звезд для одного вывода и катодных — для другого) образуют выходные выводы устройства.

Недостатком данного преобразователя является относительно невысокое качество преобразования, снижение которого обусловлено параметрической несимметрией цепей протекания тока нагрузки в смежных циклах образования пульсаций выпрямленного напряжения, приводящей к появлению неканонических гармоник в спектре выпрямленного напряжения.

Задача изобретения — создание преобразователя переменного тока в постоянный, имеющего более высокое качество преобразования.

Указанная задача достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем двенадцать вентилей, образующих две вентильные группы, каждая из которых содержит по три вентильных ячейки из двух последовательно согласно соединенных вентилей, а одноименные свободные электроды половины вентилей первой вентильной группы и свободные электроды другого наименования, принадлежащие половине вентилей второй группы, соединены, образуя при этом анодную и катодную вентильные звезды, общие точки соединения электродов вентилей в которых образуют выходные выводы устройства, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, а отношение чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд равно , причем каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды), имеющей большее число витков, присоединен к незадействованной точке соединения вентилей ячейки, принадлежащей первой вентильной группе, трансформатор преобразователя снабжен дополнительной аналогичной вторичной обмоткой, каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды) которой, имеющей большее число витков, соединен с незадействованной точкой соединения вентилей ячейки, принадлежащей второй вентильной группе, причем каждый свободный вывод фазной обмотки, принадлежащей одной шестифазной звезде, соединен со свободным электродом одного из вентилей вентильных групп, второй электрод которого соединен с противофазным данному выводу выводом фазной обмотки, принадлежащей другой шестифазной звезде.

На Фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — векторные диаграммы напряжений, представленные в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений фазных обмоток, и развернутые векторные диаграммы, поясняющие принцип формирования векторов результирующих напряжений; на фиг.3 — схема работы вторичных обмоток и вентилей преобразователя; на фиг.4 — временные диаграммы выпрямленного напряжения, обратных напряжений и токов вентилей.

Преобразователь (фиг.1) содержит трехфазный трансформатор 1 с двумя вторичными обмотками, каждая из которых содержит по две обмотки, одну, выполненную по схеме звезды, вторую — по схеме обратной звезды, соединенных нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей 2…13. Числа витков фазных обмоток, составляющих обратные звезды, и числа витков фазных обмоток, составляющих звезды, находятся в соотношении . Каждый из шести вентилей 3, 5, 7, 9, 11, 13 соединяет пару противофазных выводов фазных обмоток двух шестифазных звезд. В данном случае аноды вентилей 3, 7, 11, 9, 13, 5 подключены соответственно к выводам фаз а, в, с, х, у, z одной шестифазной звезды, а катоды соответственно к выводам фаз х′, у′, z′, а′, в′, с′ второй шестифазной звезды. Группы вентилей 2, 6, 10 и 8, 12, 4 образуют соответственно анодную и катодную вентильные звезды; катоды вентилей анодной звезды соединены соответственно с фазами х, у, z одной шестифазной звезды, а аноды катодной звезды соответственно с фазами х′, у′, z′ другой шестифазной звезды. Общие точки анодной и катодной вентильных звезд образуют выходные выводы устройства соответственно 14 и 15, к которым присоединена нагрузка 16.

Принцип работы преобразователя (фиг.1) иллюстрируется векторными диаграммами напряжений, представленными в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений фазных обмоток (фиг.2, а)), составляющих две несимметричные (по амплитудам фазных напряжений) шестифазные системы напряжений вторичных обмоток, и развернутой на фазовой плоскости совмещенной векторной диаграммой, показывающей принцип формирования результирующих напряжений, представленных векторами S1…S12 (фиг.2, б)). В каждой вторичной обмотке, состоящей из гальванически связанных между собой нулевыми точками прямой и обратной звезд, отношение чисел витков фазных обмоток, составляющих (в данном случае) обратные звезды, к числам витков фазных обмоток, составляющих звезды, равно . При таком соотношении чисел витков обеспечивается равенство результирующих напряжений по амплитуде и фазовых сдвигов между ними в 30 эл. градусов.

Формирование двенадцатипульсного выпрямленного напряжения на нагрузке поясняется векторными диаграммами, которые на фиг.2 совмещены с текущими композициями соединения фазовых портретов напряжений вторичных обмоток. Так, первый вектор результирующего напряжения S1 является суммой коллинеарных векторов фазных напряжений вторичных обмоток фаз х, а, х′ и отстающего на 60 эл. град. вектора фазного напряжения фазы z′ трансформатора. В формировании вектора S12 вместо вектора напряжения фазы z′ участвует опережающий вектор напряжения фазы у′. Таким образом, можно убедиться, что данная и каждая последующая пара векторов результирующих напряжений формируется равными по модулю векторами фазных напряжений. За период формируется двенадцать одинаковых результирующих напряжений, образующих двенадцатифазную систему результирующих выпрямляемых напряжений. Обе шестифазные системы напряжений при этом синфазны друг относительно друга. Как пример, на фиг.2, в) приведен другой, из множества возможных, вариант исполнения вентильных обмоток, основу которого составляет правильный шестигранник.

Схема работы обмоток и вентилей (фиг.3), полученная из анализа диаграмм на фиг.2, б), позволяет определить, что все фазные обмотки, образующие обратные звезды, проводят ток 180 эл. град. за период сетевого напряжения, а обмотки, образующие прямые звезды — 60 эл. град. (без учета коммутации). Вентили анодной и катодной вентильных звезд имеют угол проводимости 120 эл. град. Остальные вентили имеют угол проводимости 60 эл. град. Ток нагрузки в интервале пульсации обтекает три вентиля. Порядок вступления вентилей 2…13 в работу отражен в их нумерации на схеме фиг.1.

Исходя из геометрического построения диаграмм векторов результирующих напряжений (фиг.2) определено максимальное значение выпрямленного напряжения при идеальной коммутации и соответственно его среднее значение. Приняв за относительную единицу (о.е.) амплитуду напряжения на вторичной фазной обмотке, имеющей наибольшее число витков, в соответствии с векторными диаграммами на фиг.2 получено среднее значение выпрямленного напряжения U do =3,308 о.е.

По результатам анализа работы вторичных обмоток (фиг.3) определена мощность вторичных обмоток трансформатора преобразователя, составившая 1,29 P d (P d — мощность нагрузки). Расчетная типовая мощность трансформатора предлагаемого преобразователя равна 1,15 P d , но этот показатель при исполнении обмоток по схеме шестифазной звезды возрастает на 5-6% из-за необходимости компенсации переменного потока намагничивания. Однако при выполнении обмоток по схемам замкнутого типа данный показатель улучшается. Например, при выполнении обмоток по варианту, приведенному на диаграммах Фиг.2,в), типовая мощность трансформатора равна 1,083 Р d , но технология его изготовления усложняется

На Фиг.4, а) показана временная диаграмма выпрямленного напряжения, полученная при схемотехническом моделировании и подтверждающая двенадцатипульсный режим работы преобразователя. Моделирование показало, что при нарушении принятого соотношения между числами витков разновеликих вентильных обмоток более чем на 15%, например, при соотношении

значительного искажения кривой выпрямленного напряжения от канонической формы не происходит. Отсутствие амплитудной несимметрии в пульсациях выпрямленного напряжения в этом случае обусловлено принятой для преобразователя топологией цепей формирования результирующих напряжений (фиг.2). Наблюдается лишь незначительное рассогласование фазовых сдвигов между результирующими напряжениями (максимумами пульсаций). На фиг.4, б) приведены диаграммы кривых тока и обратного напряжения для одного из вентилей катодной группы (вентиль 8), а на фиг.4, в) — аналогичные диаграммы для вентиля группы, соединяющей шестифазные звезды (вентиль 5). При сравнении последних временных диаграмм (или из анализа векторных диаграмм) видно, что максимальные обратные напряжения вентилей анодной и катодной групп составляют 0,524 от среднего значения выпрямленного напряжения, а к остальным вентилям приложено напряжение в 1,0472 раза превышающее среднее значение выпрямленного напряжения.

Весьма существенен тот факт, что, даже с учетом применения разных по площади сечения проводов при выполнении фазных обмоток звезд и обратных звезд, активные сопротивления цепей тока при формировании всех результирующих напряжений равны, а реактивные сопротивления при однотипности размещения обмоток по стержням трансформатора также будут равны (без учета поправки, связанной с применением плоского стержневого магнитопровода). Технологичности выполнения обмоток, лучшему потокосцеплению и минимизации индуктивности рассеяния способствует относительно небольшая разность чисел витков фазных обмоток, принадлежащих звездам и обратным звездам. Все это позволяет уменьшить параметрическую несимметрию и, кроме того, в ряде случаев (при различных мощностях преобразователя и (или) разных уровнях выпрямленного напряжения) появляется возможность более точного выполнения принятого расчетного соотношения между числами витков обмоток при их целочисленном исполнении. Таким образом, качество преобразования улучшается.

Данный преобразователь можно строить на основе двух однотипных трансформаторов, а дополнив его аналогичным преобразователем с первичной обмоткой в трансформаторе, осуществляющей сдвиг линейных напряжений вторичных обмоток в 30 эл. град. относительно линейных напряжений вторичных обмоток исходного трансформатора, можно удвоить кратность частоты пульсаций выпрямленного напряжения.

Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного тока в постоянный имеет более высокое качество преобразования, чем прототип.

Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий двенадцать вентилей, образующих две вентильные группы, каждая из которых содержит по три вентильных ячейки из двух последовательно согласно соединенных вентилей, а одноименные свободные электроды половины вентилей первой вентильной группы и свободные электроды другого наименования, принадлежащие половине вентилей второй группы соединены, образуя при этом анодную и катодную вентильные звезды, общие точки соединения электродов вентилей в которых образуют выходные выводы устройства, и трехфазный трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной по схеме несимметричной шестифазной звезды, состоящей из симметричных обратных друг другу звезд, соединенных нулевыми точками, а отношение чисел витков фазных обмоток обратных друг другу звезд равно , причем каждый фазный вывод обмотки звезды (обратной звезды), имеющей большее число витков, присоединен к незадействованной точке соединения вентилей ячейки, принадлежащей первой вентильной группе, отличающийся тем, что трансформатор преобразователя снабжен дополнительной аналогичной вторичной обмоткой, каждый вывод фазной обмотки звезды (обратной звезды) которой, имеющей большее число витков, соединен с незадействованной точкой соединения вентилей ячейки, принадлежащей второй вентильной группе, причем каждый свободный вывод фазной обмотки, принадлежащей одной шестифазной звезде, соединен со свободным электродом одного из вентилей вентильных групп, второй электрод которого соединен с противофазным данному выводу выводом фазной обмотки, принадлежащей другой шестифазной звезде.

Изобретение относится к устройству для выработки постоянного напряжения из переменного напряжения с параллельно включенными диодными мостами, преимущественно, для энергопитания железных дорог

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока, не предъявляющих повышенных требований к быстродействию, а также для питания различных электротехнических установок, не предъявляющих повышенных требований к пульсации выпрямленного напряжения

Преобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения.

По степени управляемости преобразователи электрической энергии подразделяются на неуправляемые и управляемые . В управляемых преобразователях выходные переменные: напряжение, ток, частота — могут регулироваться.

По элементной базе преобразователи электроэнергии подразделяются на электромашинные (вращающиеся) и полупроводниковые (статические) . Электромашинные преобразователи реализуются на основе применения электрических машин и в настоящее время находят относительно редкое применение в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными.

По характеру преобразования электроэнергии силовые преобразователи подразделяются на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, преобразователи числа фаз напряжения переменного тока.

В современных автоматизированных электроприводах применяются главным образом полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока.

Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и КПД, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования.

Вместе с тем, для полупроводниковых преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся: высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току, напряжению и скорости их изменения, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети.

Выпрямителем называется преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного (выпрямленного) тока.

Неуправляемые выпрямители не обеспечивают регулирование напряжения на нагрузке и выполняются на полупроводниковых неуправляемых приборах односторонней проводимости — .

Управляемые выпрямители выполняются на управляемых диодах — тиристорах и позволяют регулировать свое выходное напряжение за счет соответствующего управления .

Управляемый выпрямитель

Выпрямители могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивные выпрямители позволяют изменять полярность выпрямленного напряжения на своей нагрузке, а нереверсивные — нет. По числу фаз питающего входного напряжения переменного тока выпрямители подразделяются на однофазные и трехфазные, а по схеме силовой части — на мостовые и с нулевым выводом.

Называется преобразователь напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Эти преобразователи используются в составе преобразователей частоты в случае питания электропривода от сети переменного тока или в виде самостоятельного преобразователя при питании электропривода от источника постоянного напряжения.

В схемах электроприводов наибольшее применение нашли автономные инверторы напряжения и тока, реализуемые на тиристорах или транзисторах.

Автономные инверторы напряжения (АИН) имеют жесткую внешнюю характеристику, представляющую собой зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, вследствие чего при изменении тока нагрузки их выходное напряжение практически не изменяется. Тем самым инвертор напряжения по отношению к нагрузке ведет себя как .

Автономные инверторы тока (АИТ) имеют «мягкую» внешнюю характеристику и обладают свойствами источника тока. Тем самым инвертор тока по отношению к нагрузке ведет себя как источник тока.

Преобразователем частоты (ПЧ) называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в напряжение переменного тока регулируемой частоты. Полупроводниковые преобразователи частоты подразделяются на две группы: преобразователи частоты с непосредственной связью и преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Преобразователи частоты с непосредственной связью позволяют изменять частоту напряжения на нагрузке только в сторону ее уменьшения по сравнению с частотой напряжения источника питания. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока не имеют подобного ограничения и находят более широкое применение в электроприводе.

Промышленный преобразователь частоты для управления электроприводом

Регулятором напряжения переменного тока называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в регулируемое напряжение переменного тока той же частоты. Они могут быть одно- и трехфазными и используют в своей силовой части, как правило, однооперационные тиристоры.

Регулятором напряжения постоянного тока называется преобразователь нерегулируемого напряжения источника постоянною тока в регулируемое напряжение на нагрузке. В таких преобразователях используются силовые полупроводниковые управляемые ключи, работающие в импульсном режиме, а регулирование напряжения в них происходит за счет модуляции напряжения источника питания.

Наибольшее распространение получил , при котором изменяется длительность импульсов напряжения при неизменной частоте их следования.

преобразователь постоянного напряжения в переменное

преобразователь постоянного напряжения в переменное

n

microel. DC/AC-Converter, DC/AC-Wandler

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

• преобразователь постоянного напряжения
• преобразователь постоянного напряжения с импульсным регулированием

Смотреть что такое «преобразователь постоянного напряжения в переменное» в других словарях:

• СТО Газпром 2-6.2-086-2006: Методика по техническому диагностированию систем постоянного тока энергохозяйства ОАО «Газпром» — Терминология СТО Газпром 2 6.2 086 2006: Методика по техническому диагностированию систем постоянного тока энергохозяйства ОАО «Газпром»: 3.12 аккумулятор герметичного типа: Необслуживаемые аккумуляторы с рекомбинацией газа. Электролит… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Инверторы напряжения — Инверторы напряжения  инвертором напряжения (по зарубежной терминологии DC/AC converter) называют устройство, преобразующие электрическую энергию источника напряжения постоянного тока в электрическую энергию переменного тока. Инверторы… …   Википедия

• Частотный преобразователь (электропривод) — У этого термина существуют и другие значения, см. Преобразователь частоты. Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей …   Википедия

• Инвертор (преобразователь) — У этого термина существуют и другие значения, см. Инвертор (значения). Инвертор мобильных солнечных батарей на берегу Рейна …   Википедия

• инвертор источника бесперебойного питания — Часть схемы ИБП, которая служит для преобразования постоянного напряжения батареи в переменное напряжение на выходе источника. В ИБП класса Off line инвертор работает только в автономном режиме ИБП и формирует ступенчатую аппроксимацию синусоиды …   Справочник технического переводчика

• ИБП с автономным питанием — Источник электропитания, который в нормальных условиях получает питание от сети, а выпрямитель обеспечивает подзарядку аккумуляторной батарей. При пропадании входного напряжения практически мгновенно включается преобразователь постоянного… …   Справочник технического переводчика

• инвертор — 3.16 инвертор: Статический преобразователь постоянного напряжения в трехфазное или однофазное переменное напряжение промышленной частоты, предназначен для питания потребителей переменного тока от источников постоянного тока. АБ стационарная… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• инвертер — 1. Функциональный элемент, выходной сигнал которого противоположен исходному по напряжению. 2. Преобразователь постоянного напряжения (или тока) в постоянное или переменное напряжение (или ток). [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии.… …   Справочник технического переводчика

• Выпрямитель — У этого термина существуют и другие значения, см. Выпрямитель (значения) …   Википедия

• Диодный выпрямитель — Выпрямитель электрического тока механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.[1] [2] Большинство… …   Википедия

• 81-717/714 — 81 717/714 …   Википедия

Преобразователь — постоянное напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Преобразователь — постоянное напряжение

Cтраница 2

Преобразователи постоянного напряжения могут быть выполнены не только на транзисторах, но и на обычных триодах и пентодах. Однако их кпд и срок службы получаются при этом значительно меньшими.  [16]

Преобразователи постоянного напряжения очень удобны для питания анодных цепей приемников и усилителей небольшой мощности при наличии низковольтного источника постоянного тока.  [17]

Прецезионные преобразователи постоянного напряжения в переменное с использованием эффекта Холла — В кн.: Контрольно-измерительная техника.  [18]

Преобразователями постоянного напряжения называются устройства, преобразующие низкое постоянное напряжение в повышенное или наоборот.  [19]

Преобразователями постоянного напряжения ( конверторы) называют устройства, предназначенные для изменения значения постоянного напряжения. Они основаны обычно на импульсных методах, которые позволяют осуществлять преобразование с минимальными потерями энергии.  [20]

Преобразователем постоянного напряжения называется устройство, преобразующее напряжение постоянного тока одной величины в различные напряжения постоянного или переменного тока. Преобразователи на мощности до 500 Вт часто строятся на основе двухтактного блокинг-генератора на транзисторах. Они широко используются как источники питания различного рода радиоэлектронной аппаратуры и как генераторы напряжения прямоугольной формы регулируемой частоты.  [21]

Преобразователем постоянного напряжения называется устройство, преобразующее постоянное низкое напряжение ( 2 — ч — 30 в) в постоянное повышенное напряжение ( от 50 в до нескольких киловольт) для питания малогабаритных приемников, усилителей небольшой мощности и других устройств, устанавливаемых на подвижных объектах.  [23]

Схема преобразователя постоянного напряжения в ступенчатое для моделирования дискретных систем.  [24]

Конвертором называют преобразователь постоянного напряжения одного значения напряжения в другое.  [26]

Двухтактными называют преобразователи постоянного напряжения, в которых на периоде частоты коммутации имеются два интервала, на которых в контур, образованный обмоткой ( обмотками) трансформатора и силовыми транзисторными ключами, входит источник питания, причем магнитный поток в трансформаторе на этих двух интервалах изменяется в противоположную сторону. В результате при нормальном установившемся режиме сердечник трансформатора перемагничивается по симметричному частному циклу. Такие преобразователи называются для краткости ДПН.  [28]

Основной функцией преобразователей постоянного напряжения, независимо от их конструктивных особенностей, является преобразование постоянного тока с одним значением среднего напряжения в постоянный ток с другим средним напряжением.  [29]

Страницы:      1    2    3    4    5

Что такое преобразователь напряжения постоянного тока в переменный?

Для преобразования между постоянным током (DC) и переменным током (AC) требуется некоторый тип инвертора. Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный по существу переключает источник постоянного тока назад и вперед между положительными и отрицательными значениями, используя схему, известную как генератор. Два основных класса преобразователя напряжения постоянного тока в переменный различаются в зависимости от того, является ли выход модифицированной квадратной или синусоидальной волной, в зависимости от сложности схемы генератора. Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный может использоваться для питания электронных устройств с использованием аккумуляторов, используемых в автомобилях, транспортных средствах для отдыха и лодках, солнечных панелях и других источниках.

Разница между постоянным и переменным током заключается в том, что электроны в цепях постоянного тока движутся только в одном направлении, тогда как электроны в цепях переменного тока периодически меняют направление своего потока. Это можно проверить, проверив напряжение в цепи. Цепь постоянного тока будет показывать постоянное положительное напряжение, если провода правильно подключены, а цепь переменного тока будет переключаться между положительным и отрицательным напряжением. При просмотре на осциллографе или аналогичном устройстве переменный ток, доступный в электросети, будет отображаться как синусоида.

Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный функционирует, переключая источник постоянного тока назад и вперед, чтобы приблизить синусоидальную волну. Цепи генератора, используемые для достижения этой цели, когда-то были механическими по природе, хотя были созданы различные твердотельные конструкции. Простые преобразователи создают тип модифицированной прямоугольной волны, в которой напряжение некоторое время остается положительным, падает прямо до нуля, движется по прямой к отрицательному напряжению, а затем снова возвращается. Прямоугольная переменная мощность достаточна для многих устройств, хотя в некоторых случаях необходима более чистая форма волны. Чистые синусоидальные инверторы являются более дорогим типом преобразователя постоянного напряжения в переменное, в котором используются дополнительные схемы управления для аппроксимации синусоидальных волн, наблюдаемых в мощности сети.

Инвертор, как правило, также использует трансформаторы и различные схемы управления для генерации желаемого уровня напряжения и тока для питания устройства. Доступны небольшие инверторы, которые могут подключаться к прикуривателю в автомобиле, что обычно обеспечивает ограниченную мощность. Выходная мощность инвертора ограничивается входной цепью. Инверторы, которые используются в установках с солнечными батареями, могут обеспечить электропитание всего дома, а модели с чистыми синусоидальными волнами часто используются для подключения этих систем к сети.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Преобразователь постоянного напряжения в переменное с симметричным режимом намагничивания магнитопровода выходного трансформатора Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 541.64:547.759.32

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С СИММЕТРИЧНЫМ РЕЖИМОМ НАМАГНИЧИВАНИЯ МАГНИТОПРОВОДА ВЫХОДНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

А.В. Кривоносенко, Д.А. Кривоносенко

Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск E-mail: [email protected]

Описан преобразователь постоянного напряжения в переменное однотактный по входу и двухтактный по выходу с симметричным режимом намагничивания магнитопровода выходного трансформатора. Мощность преобразователя 500 Вт, выходное напряжение 5 кВ, частота преобразования регулируется в диапазоне от 3 до 30 кГц, питающая сеть 230 В, 50 Гц, объем 3 дм3.

Ключевые слова:

Преобразователь, энергосбережение, регулируемая частота. Key words:

Converter, energy saving, control frequency.

Потребление электрической энергии промышленной системы энергоснабжения в преобразованном виде, которое осуществляется на повышенной частоте, приводит к значительной экономии материальных и энергетических ресурсов, поскольку уменьшается вес, габариты электромагнитных компонентов и повышается КПД процесса преобразования.

Широко применяемые и распространенные двухтактные мостовые и полумостовые преобразователи имеют сложные системы управления, контроля, защиты ключей, обеспечивающие симметричное намагничивание магнитопровода выходного трансформатора, исключающие сквозные токи в ключах, защиту от токов короткого замыкания нагрузки, защиту от перенапряжений на ключах.

Одно из направлений повышения надежности и уменьшения стоимости преобразователей связано с сокращением количества ключей в преобразователе и упрощения системы управления и контроля.

В [1] описан преобразователь однотактный по входу и двухтактный по выходу, в котором выходной трансформатор работает на полной магнитной индукции, как в двухтактных преобразователях, исключены сквозные токи в ключе — достоинство

однотактных преобразователей. Простая система управления, выполненная на одной микросхеме, обеспечивает защиту преобразователя от короткого замыкания нагрузки и запуск преобразователя без использования отдельного источника питания. Однако в описанном преобразователе возникают значительные, более 700 В, напряжения на ключе.

В данной статье описан преобразователь одно-тактный по входу и двухтактный по выходу, сочетающий достоинства однотактного преобразователя — отсутствие сквозных токов, и симметричный режим намагничивания магнитопровода выходного трансформатора — достоинство двухтактных преобразователей [2]. Электрическая схема преобразователя приведена на рис. 1.

Схема управлении затвором транзистора А1 выполнена на основе драйвера М1 аналогично, как в балластах питания люминесцентных газоразрядных ламп [3].

Работа преобразователя осуществляется следующим образом. При подключении преобразователя к сети осуществляется заряд конденсатора фильтра через выпрямитель и заряд разделительных конденсаторов С1, С2 до напряжения источника и, при этом током заряда разделительных

с:

Рис. 1. Электрическая схема преобразователя. А1 — сетевой помехоподавляющий фильтр В84115-Е-В30; У01-У04 — мост ¡Н КВРС608, Н2 — 47 Ом, С}, С2 — МБГО-2 20 мкФ ±10 %, 400 В, С3 — 0,003 нФ, И — Д273, Уй1, Уй2 — КД213А, 12 — Д356, Нн*=125 Ом, Т1 — трансформатор на О-образном магнитопроводе из ленты 2НСР сечением 4 см2, обмотки щ=щ=40 витков провода ПВ4 1,5 мм2, \\3=1600 витков провода МГТФ 0,15 мм2, УТ1 — ¡Н J4PH50UD; А2 — плата управления транзистора: М1 — ЛН 2155, С1 — К50-6-25В 50 мкФ, С2,С4 — КМ 0,1 мкФ, С3 — КМ 2,2 нФ, Н1 — 90 кОм, Н2 -100 кОм, Н3 — 10 кОм, Н4 — 22 Ом, VD2 — КС508Г

Известия Томского политехнического университета.2 закрываются и источник Е отключается от преобразователя. Конденсаторы разряжаются, например С1, по цепи: положительный вывод конденсатора, обмотка дросселя Ь2, транзистор, нагрузка, отрицательный вывод конденсатора, формируя на нагрузке импульс одной полярности. При разряде разделительных конденсаторов ток в обмотках дросселя нарастает увеличивая запас энергии в дросселе. При закрывании транзистора, ток дросселя, потребляемый от источника Е, переключается на заряд разделительных конденсаторов, и протекая по обмоткам трансформатора в обратную сторону формирует на нагрузке напряжение другой полярности. На закрытый транзистор действует напряжение

Ш = и + Ь# = и + и = 2и

т

при резистивной согласованной нагрузке.

При работе преобразователя на резистивную нагрузку, разделенную на две и подключенные взамен секций входной обмотки трансформатора, диоды VD1, VD2 можно исключить из схемы. Осциллограммы тока в дросселе и напряжение на транзисторе в преобразователе при работе на рези-стивную нагрузку приведены на рис. 2.

тии транзистора ток в дросселе нарастает, а при закрывании — снижается.

При работе преобразователя на нагрузку через трансформатор наличие диодов VD5, VD6 обязательно, поскольку их отсутствие затягивает фронт импульса напряжения на нагрузке, т. к. для тока разряда разделительных конденсаторов появляется дополнительная цепь через фильтр Сф.

Таким образом, через разделительные конденсаторы протекает переменная составляющая тока, величина которой за период при установившемся режиме работы нагрузки за период равна нулю (рис. 2), этим самым обеспечивается симметричное намагничивание магнитопровода трансформатора.

Особенностью работы преобразователя является отсутствие всплесков тока и напряжения на транзисторе при его закрывании и открывании, поскольку согласно законам коммутации, наличие индуктивности дросселя в цепи протекания тока исключает всплески тока при его коммутации, а наличие конденсатора в цепи протекания тока при его коммутации исключает всплеск напряжения.

Для обеспечения одинаковых форм положительной и отрицательной волн напряжения на нагрузке необходимо выполнить условия по равенству постоянных цепей разряда конденсаторов С1, С2 и индуктивности дросселя Ь на нагрузку:

Я *С=Ш_„*,

(*)

Рис. 2. Осциллограммы: 1) напряжение на транзисторе;

2) ток в обмотке дросселя, f=3 кГц, Н„=125 Ом

Напряжение на элементах измерялось штатным пробником к осциллографу ТО82012Б, а токи в цепях на резистивном шунте сопротивлением 0,3 Ом, собранном из резисторов ТВО-0,125-1,5 Ом. (При измерении токов и напряжений в преобразователе его питание осуществлялось через разделительный трансформатор). Из рис. 2 следует, что при откры-

где Ян* — приведенное к первичной обмотке трансформатора сопротивление нагрузки преобразователя; С — величина емкости первого и второго конденсаторов С1=С2=С; Ь — индуктивность дросселя.

Сами значения величин С и Ь выбираются из величины нагрузки и величины спада напряжения (тока) на сопротивлении нагрузки за время действия импульса:

С>(?и и)/(Я н * А и), Ь>(;ИЖН*)/Д/,

где Аи, Д1 — допустимые величины спада напряжения и тока за длительность импульса /и=1/2/, где 4 — длительность импульса;/- частота преобразования.

Из (*) следует, что:

с>(;ии )/(ян*ди),

где р — волновое сопротивление силового контура преобразователя. При выполнении условия (*) обеспечивается максимальная мощность преобразователя, которая следует из анализа энергетических характеристик ЯЬС контура, рассмотренных, например, в [4].

По предложенной схеме изготовлен преобразователь мощностью 500 Вт с регулированием частоты преобразования в диапазоне от 3 до 30 кГц.

Осциллограммы напряжения на транзисторе и тока конденсатора при приведенной нагрузке

125 Ом (набор резисторов ТВО-60) при частоте 30 кГц приведены на рис. 3

трансформатор и, соответственно, на рис. 5 напряжение на транзисторе и на нагрузке.

Рис. 3. Осциллограммы: 1) напряжение на транзисторе; 2) ток конденсатора, f=30 кГц

Рис 4. Осциллограммы: 1) напряжение на транзисторе; 2) ток транзистора, при работе на трансформатор, f=30 кГц

На рис. 4 приведены осциллограммы напряжения на транзисторе и ток через него при работе на

Рис. 5. Осциллограммы: 1) напряжение на транзисторе; 2) напряжение на нагрузке, при работе на трансформатор

При эксплуатации преобразователя установлено, что он устойчиво работает от питающей сети 230 В, 50 Гц с заданной мощностью 500 Вт при изменении частоты преобразования в диапазоне от 3 до 30 кГц, обеспечивая выходное напряжение 5 кВ.

Выводы

Описан преобразователь однотактный по входу и двухтактный по выходу преобразователь постоянного напряжения в переменное с симметричным режимом намагничивания магнитопровода выходного трансформатора, силовой контур которого содержит один ключ. Приведены соотношения по выбору параметров элементов схемы преобразователя. Экспериментально подтверждены заявленные свойства преобразователя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Багинский Б.А., Макаревич В.Р. Малогабаритный сетевой источник питания // Приборы и техника эксперимента. — 1989. -№ 6. — С. 116-118.

2. Преобразователь: пат. 2260894 Рос. Федерация. № 2003135191/09; заявл. 03.12.03; опубл. 20.09.05, Бюл. № 26. -5 с.

3. Peter N., Wood A.N. Применение экономичного драйвера JR 2155 в электронных балластах // В кн.: Силовые полупровод-

никовые приборы / пер. с англ. под ред. В.В. Токарева. — Воронеж: Элист, 1995. — С. 592-597.

4. Каляцкий И.И., Семкин Б.М., Халилов Д.Д. Электрофизическая аппаратура и электрическая изоляция. — М.: Энергия, 1970. — 242 с.

Поступила 12.02.2010 г.

Техническая информация о преобразователях частоты

Частотный преобразователь служит для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя или синхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление. Частотный преобразователь — это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя) (иногда с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех — EMC-фильтр.

Устройство и принцип действия
Преобразователь частоты состоит из электрического привода и управляющей части. Электрический привод частотного преобразователя состоит из схем, в состав которых входит тиристор или транзистор, которые работают в режиме электронных ключей. В основе управляющей части находится микропроцессор, который обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

В зависимости от структуры и принципа работы электрического привода выделяют два класса преобразователей частоты:

С непосредственной связью.
С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

Каждый из существующих классов преобразователей имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

В преобразователях с непосредственной связью электрический привод представляет собой управляемый выпрямитель. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. Частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие — малый диапазон управления частотой вращения двигателя (не более 1 : 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование незапираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. «Резаная» синусоида на выходе преобразователя с непосредственной связью является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом.

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока. В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используют автономный инвертор, который формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках электродвигателя (как правило, методом широтно-импульсной модуляции). В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Они имеют более высокий КПД (до 98 %) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах.

Преобразователи частоты являются нелинейной нагрузкой, создающей токи высших гармоник в питающей сети, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

Подбор 12 В аккумуляторной батареи к нагрузке

Вам нужна батарея на 12 В для вашего приложения, но вы не знаете, какого размера? Этот калькулятор разработан, чтобы помочь вам найти аккумулятор глубокого разряда при постоянной нагрузке, а не для запуска или запуска. Если вы знаете, сколько энергии требуется вашему приложению для работы и сколько времени вы хотели бы его запустить, мы порекомендуем батарею на 12 В с безопасным количеством Ач (ампер-часов), которое обеспечит вам необходимое время работы.

Выберите аккумулятор

Прохождение

Пример	Первое поле для ввода информации называется «Размер загрузки».Обычно он находится на используемом вами устройстве; для лампочек это будет в ваттах, и вам нужно разделить на напряжение, которое вы используете, обычно 12 вольт. Другие устройства постоянного тока должны быть рассчитаны на силу тока. (Примечание *, если вы используете устройства переменного тока, вам нужно будет вычислить силу постоянного тока с помощью нашего калькулятора переменного тока в постоянный) . В нашем примере мы используем болотный охладитель на 12 вольт и 15 ампер.
Пример	Второе поле помечено как «Продолжительность загрузки», что полностью зависит от пользователя.Если вы хотите, чтобы ваша нагрузка работала в течение 5 часов, укажите 5, как в нашем примере, показанном здесь.
Пример	Третье поле, «Регулировка температуры», предназначено для корректировки расчетов для экстремальных температур. В нашем примере это выше 85 град. F, так что поставьте галочку. (Примечание **, если вы используете гелевые батареи при температурах ниже 0 ° F и выше -60 ° F, нет необходимости устанавливать флажок.)
Пример	Четвертое поле предназначено для корректировки возраста рассматриваемой батареи.Так как калькулятор чаще всего используется для определения того, какую батарею покупать, обычно флажок не устанавливается, как в нашем примере, но он есть на тот случай, если доступные батареи более старые.
Пример	Следующие три поля предназначены для выбора типа батареи, которую вы собираетесь использовать. Выберите из Gel, AGM и Flooded. Для нашего примера мы выберем AGM Battery.
Пример	Последнее поле — это место, где калькулятор взмахивает волшебной палочкой и сообщает вам, что вам нужно.Это число округляется до ближайшего целого числа, и оно подскажет вам, какой номинал батареи в ампер-часах следует искать при выбранном типе батареи.
В нашем примере наш кулер для болотного типа на 15 А будет безопасно работать в течение 5 часов с аккумулятором AGM мощностью 180 Ач, рассчитанным на 20 часов. Чтобы получить более подробную информацию о математике, прочтите нашу статью «Математика, лежащая в основе магии».

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 3 марта 2020 г. в 13:31

Этой статье присвоен рейтинг 4.9 из 5

вы ДОЛЖНЫ включить JavaScript, чтобы иметь возможность комментировать Прочтите базу знаний в программе чтения новостей RSS с RSS. Читать базу знаний с помощью Feedly

Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 августа 2020 г.

Одна из самых значительных битв 19 века велась не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества. это приводит в действие наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии мощность, чем переменного тока (AC), система, поддерживаемая его главный соперник Никола Тесла (1856–1943).Эдисон пробовал все виды хитрые способы убедить людей в том, что кондиционер слишком опасен, от убить слона на электрическом стуле, чтобы (довольно хитро) поддержать использование AC на электрическом стуле для приведения в исполнение смертной казни. Несмотря на это, Система Tesla победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе власть с тех пор.

Беда только в том, что многие наши приборы предназначены для работы с переменным током, малогабаритные генераторы часто вырабатывают постоянный ток. Что означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое преобразует DC to AC — инвертор, как его еще называют.Давай ближе посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: набор электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например, солнечными батареями и ветряными микровентиляторами. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерство энергетики США / NREL (DoE / NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естествознания объясняют нам основную идею электричества как поток электронов обычно говорят о прямом ток (постоянный ток).Мы узнаем, что электроны работают как линия муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии в одном способ, которым муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для что-то вроде обычного фонарика, где у нас есть схема ( непрерывный электрический контур), соединяющий батарею, лампу и выключатель, и электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампу, пока не разрядится вся энергия батареи.

Анимация: В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока? Предположим, вам нужно пропылесосить комнату.Прямой ток немного похож на движение от одной стороны к другой по прямой линии; переменный ток похож на движение вперед и назад на пятно. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

В более крупных бытовых приборах электричество работает иначе. Источник питания, который поступает из розетки в стене, основан на переменный ток (AC), где переключается электричество примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, частота 50–60 Гц). Может быть трудно понять, как AC обеспечивает энергия, когда она постоянно меняет свое мнение о том, куда она идет! Если электроны, выходящие из вашей розетки, получат, скажем, несколько миллиметрах вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться опять же, как они вообще добрались до лампы на вашем столе, чтобы сделать ее загораться?

Ответ на самом деле довольно прост.Представьте себе кабели бегает между лампой и стеной, набитой электронами. Когда Вы нажимаете на переключатель, все электроны заполняют кабель колебаться взад и вперед в нити лампы — и эта быстрая перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и заставляет лампы накаливания свечения. Электроны не обязательно должны двигаться по кругу для переноса энергии: в AC они просто «бегут на месте».

Что такое инвертор?

Фото: Типичный электрический инвертор.Это сделано Xantrex / Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (DoE / NREL).

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Westinghouse, босс Westinghouse Electrical Company), что большинство бытовой техники, которая есть в наших домах, специально спроектированы работать от сети переменного тока. Устройства, которым нужен постоянный ток, но которые должны потреблять электроэнергию от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем, обычно строится из электронных компонентов, называемых диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко понять суть того, как это работает. Предположим, у вас в фонарик и выключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи, всегда в одном направлении, как гоночная машина по трассе. Что теперь если вынуть аккумулятор и перевернуть. Предполагая, что он подходит в противном случае он почти наверняка будет питать фонарик, и вы не заметит никакой разницы в получаемом вами свете, но электрическая ток на самом деле будет течь в обратном направлении.Предположим, вы у них были молниеносные руки и они были достаточно ловкими, чтобы постоянно менять направление движения. аккумулятор 50–60 раз в секунду. Тогда вы станете чем-то вроде механического инвертор, преобразующий постоянный ток батареи в переменный ток с частотой 50–60 герц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не работают должным образом. таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные Включает и выключает эти переключатели на высокой скорости для реверсирования тока направление. Подобные инверторы часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо течет в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями:

Такие внезапные переключения мощности довольно жестоки для некоторых видов электрического оборудования.При нормальном питании переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого плавно изменяющегося выхода переменного тока из Вход постоянного тока. В них используются электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторы, чтобы выходной ток увеличивался и падал более плавно чем резкое включение / выключение прямоугольного сигнала на выходе, которое вы получаете с базовый инвертор.

Инверторы

также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока (выше или ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше чем входная мощность: из сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не могут выдавать больше мощности, чем потребляют в, и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла по мере того, как течет электричество через различные электрические и электронные компоненты.В На практике КПД инвертора часто превышает 90 процентов, хотя основы физики говорят нам, что некоторая энергия — пусть и небольшая — всегда где-то потрачено впустую!

Как работает инвертор?

Мы только что получили очень простой обзор инверторов — и теперь давайте вернемся к нему еще раз. немного подробнее.

Представьте, что вы аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас вместо этого производить AC. Как бы ты это сделал? Если все ток, который вы производите, течет в одном направлении, как насчет добавления просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока, очень быстро, будет давать импульсы постоянного тока — что будет при минимум половина работы.Для правильного включения переменного тока вам понадобится переключатель, который позволил вам полностью изменить направление тока и сделать это около 50-60 раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую контакты вперед и назад более 3000 раз в минуту. Вам понадобится аккуратная работа пальцами!

По сути, устаревший механический инвертор сводится к коммутационному блоку. подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили наши статья о трансформаторах, вы узнаете, что они электромагнитные устройства, которые изменяют переменный ток низкого напряжения на переменный ток высокого напряжения или наоборот, с использованием двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанной вокруг общего железного сердечника.В механическом инверторе либо электродвигатель или какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий постоянный ток вперед и назад в первичный, просто поменяв местами контакты, и это производит переменный ток во вторичной — так он не так уж сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал выше. Переключающее устройство работает немного так же, как и в электрический дверной звонок. Когда питание подключено, он намагничивает переключатель, потянув ее открыть и на короткое время выключить.Весна тянет переключите обратно в положение, включите его снова и повторите процесс — снова и снова.

Анимация: Основная концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается в первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красный и синий) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она неоднократно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому трансформатор получает на вход переменный ток, а не постоянный ток.Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он увеличивает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость вращения диска определяет частоту выходного переменного тока. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Установленный таким образом инвертор будет давать очень грубый выходной сигнал прямоугольной формы.

Типы инверторов

Если вы просто включаете и выключаете постоянный ток или переключаете его обратно и вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге, очень резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую направление и обратно.Нарисуйте диаграмму тока (или напряжения) против времени, и вы получите прямоугольную волну. Хотя электричество, различающееся таким образом, составляет , технически , переменный ток, это совсем не похоже на переменный ток доставляется в наши дома, что гораздо более плавно волнообразная синусоида). Вообще здоровенный бытовые приборы в наших домах, которые используют чистую электроэнергию (например, электрические обогреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники) не особо заботятся волны какой формы они получают: все, что им нужно, это энергия и много это — так что прямоугольные волны их действительно не беспокоят.Электронные устройства, на с другой стороны, они гораздо более привередливы и предпочитают более плавный ввод они получают от синусоиды.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы истинной / чистой синусоидальной волны (часто сокращается до PSW) и модифицированные / квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW). В качестве их название предполагает, что настоящие инверторы используют так называемые тороидальные (в форме пончика) трансформаторы и электронные схемы для преобразования постоянный ток в плавно изменяющийся переменный ток очень похожий на настоящую синусоиду, обычно подаваемую в наши дома.Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока. источник, включая телевизоры, компьютеры, видеоигры, радио и стереосистемы. С другой стороны, модифицированные синусоидальные инверторы используют относительно недорогая электроника (тиристоры, диоды и другие простые компоненты) на производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую приближение к синусоиде), и пока они подходят для доставки мощность для здоровенных электроприборов, они могут вызывать и действительно вызывают проблемы с тонкой электроникой (или чем-либо с электронным или микропроцессорным контроллером), так что, как правило, это означает, что они не подходят для таких вещей, как ноутбуки, медицинское оборудование, цифровые часы и устройства умного дома.Кроме того, если задуматься, их закругленный квадрат волны в целом обеспечивают большую мощность устройства, чем чистая синусоида (площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает некоторый риск перегрева инверторов MSW. С другой стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Изображение: модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоидальную волну (синий), чем на прямоугольную волну (оранжевый), но все же включает в себя внезапные резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она к идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные блоки с аккумулятором, которые полностью Независимо от сети, другие (известные как инверторы , связанные с энергосистемой, или инверторы , связанные с сетью, ) являются специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то как солнечная панель, обратно в сеть с правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель — выработать собственную силу. Это не так полезно если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите резервный источник питания на случай отключения электроэнергии, потому что если ваш подключение к сети прерывается, и вы не производите электроэнергию самостоятельно (например, сейчас ночь и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже выходит из строя, и вы совершенно лишены силы — так же беспомощны, как если бы вы генерировали свою собственную силу или нет.По этой причине некоторые люди используют двухрежимные инверторы или двунаправленные преобразователи , которые могут работать либо в автономном, либо в привязанном к сети режиме (хотя и не в обоих одновременно). С у них есть лишние детали, они имеют тенденцию быть более громоздкими и более дорогие.

Подпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы работы Саронга, 1906 год, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Что такое инверторы?

Инверторы

могут быть очень большими и здоровенными, особенно если они имеют встроенный аккумуляторные батареи, чтобы они могли работать автономно. Они тоже выделяют много тепла, поэтому они имеют большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Как вы можете видеть на нашем верхнем фото, типичные — размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; большие единицы выглядят немного похоже на батарею автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше портативные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно подключить к прикуривателю розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Как бытовые приборы различаются по потребляемой мощности, так и инверторы различаются. в мощности, которую они производят. Обычно на всякий случай вы нужен инвертор, рассчитанный примерно на четверть выше максимальной мощности устройства, которым вы хотите управлять. Это учитывает тот факт, что некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют пиковую мощность при первом включении. В то время как инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это важно отметить, что они не предназначены для работы на пике мощность на длительные периоды.

Преобразователь переменного тока, преобразователь постоянного тока и преобразователи напряжения.

• Datexel
• Преобразователи постоянного тока и переменного тока

DAT5023 — это линейка преобразователей переменного и постоянного тока и напряжения Datexel, которые программируются с помощью DIP-переключателя.
DAT5023 I — это преобразователь постоянного или переменного тока, диапазон входного тока выбирается по заказу из 0-5 Ампер, 0-10 Ампер, 0-20 Ампер, 0-25 Ампер, 0-30 Ампер, 0-40 Ампер, 0-50 Ампер, 0 -60 ампер. Он измеряет ток с помощью датчика Холла.Внутри преобразователя тока есть катушка (трансформатор тока), которая изолирована от токового входа. Кабель проходит через корпус преобразователя и катушку, и истинное среднеквадратическое значение снимается с этой катушки, а затем преобразуется в стандартный промышленный выходной сигнал.
DAT5023 V имеет вход напряжения переменного и постоянного тока, его можно выбрать, подключив вход напряжения к правильным клеммам. Выберите из 0–36 В, 0–80 В, 0–170 В, 0–370 В и 0–550 В. Существует DIP-переключатель для выбора входного напряжения переменного или постоянного тока.Выход также можно выбрать с помощью DIP-переключателей: 4–20 мА, 0–10 В, 0–20 мА, 2–10 В, 0–5 В и 1–5 В. Выходной ток может быть пассивным или активным. Вход, выход и источник питания изолированы друг от друга до 2000 В переменного тока. Напряжение питания составляет от 18 до 30 В постоянного тока, а потребляемая мощность менее 90 мА.

DAT5023V AC

Вход 0-36, 0-80, 0-170, 0-370, 0-550 В перем.

Выходной ток и напряжение

DAT5023IAC A

Входной переменный ток 0-5 и 0-10 А

Выходной ток и напряжение

DAT5023IAC B

Входной переменный ток 0-20, 0-25 ампер и 0-30 ампер

Выходной ток и напряжение

DAT5023IAC C

Входной переменный ток 0-40, 0-50 и 0-60 А

Выходной ток и напряжение

Преобразователи постоянного тока и напряжения.

DAT5023V постоянного тока

Вход 0–36, 0–80, 0–170, 0–370, 0–550 В постоянного тока.

Выходной ток и напряжение

DAT5023I DC A

Входной постоянный ток 0-5 и 0-10 А

Выходной ток и напряжение

DAT5023I DC B

Входной постоянный ток 0-20, 0-25 А и 0-30 А

Выходной ток и напряжение

DAT5023I DC C

Входной постоянный ток 0-40, 0-50 и 0-60 А

Выходной ток и напряжение

Преобразователи и преобразователи постоянного тока в переменный ток

Инверторы и преобразователи мощности

с помощью электроники преобразуют мощность постоянного тока в стандартную мощность переменного тока

Преобразуйте мощность автомобильного аккумулятора в источник переменного тока 60 Гц при напряжении 120 вольт, как в вашем доме.Эти инверторы имеют стандартные бытовые розетки переменного тока с заземлением.

Обратите внимание: типичная розетка прикуривателя в автомобиле имеет предохранитель на 10–15 ампер, поэтому наибольшая мощность, которую вы сможете использовать через розетку прикуривателя, будет в диапазоне 120–180 Вт. Потребляемая мощность выше этого диапазона должна осуществляться через прямое подключение к батарее.

Используйте в своем доме , для экстренных случаев , а также для кемпинга и поездок на автофургоне на открытом воздухе.

• Цена 16 долларов.95

  Добавить в корзину

• Цена 19 долларов.99

  Добавить в корзину

Что такое повышающий преобразователь напряжения переменного тока в постоянный?

Повышающий преобразователь напряжения — распространенный трансформатор в производстве и быту.Люди могут мало что знать о повышающем преобразователе напряжения, поэтому сегодня мы поговорим о некотором здравом смысле повышающего преобразователя напряжения.

I. Определение
Фактически, так называемый повышающий преобразователь напряжения — это устройство для преобразования переменного напряжения определенного значения в переменное напряжение другого значения с той же частотой. Он широко используется в высокочастотных областях, таких как преобразование 110 В в 220 В и т. Д.

II. Типы и характеристики
1.Преобразователь напряжения повышающий высокочастотный
В повышающем преобразователе напряжения с высокочастотной схемой выпрямителя используется новейшая технология ШИМ, основанная на принципе электромагнитной совместимости, что позволяет генератору постоянного тока достигать высокого качества. В основном он состоит из блока управления и блока двойного напряжения с внутренним защитным резистором. Преобразователь мощности имеет функцию защиты от перегрузки по току и перенапряжения. Обладая такими преимуществами, как небольшой размер, легкий вес, удобство переноски, простота использования, высокая безопасность, надежность, преобразователь напряжения подходит для полевых испытаний высоковольтным постоянным током, испытания характеристик разрядника постоянного тока и других мест, требующих постоянного высокого напряжения.

2. Повышающий преобразователь постоянного напряжения
Повышающий преобразователь напряжения постоянного тока имеет преимущества небольшого размера, легкого веса, компактной конструкции, функциональной универсальности и простоты использования. В частности, для энергосистем, промышленных и горнодобывающих предприятий и другого высоковольтного электрооборудования, электрических компонентов, изоляционных материалов, понижающих частоту или испытания диэлектрической прочности под высоким напряжением постоянного тока. Это важно для высоковольтного испытательного оборудования. Из-за его высококачественной холоднокатаной пластины из кремнистой стали, уложенной друг на друга, стыки под углом, эффективно снижают вибрацию и шум во время работы.

3. Повышающий преобразователь напряжения переменного тока
Повышающий преобразователь напряжения переменного тока предназначен для преобразования переменного напряжения, повышающий преобразователь напряжения переменного тока обладает такими характеристиками, как небольшой размер, легкий вес, компактность, полнофункциональность, универсальность и простота использования. Особенно подходит для энергосистем, промышленных и горнодобывающих предприятий, научно-исследовательских и других отделов для различного высоковольтного электрического оборудования, электрических компонентов, теплоизоляционных материалов, подвергающихся высокочастотным испытаниям переменного тока или испытаниям на электрическую прочность.

4. Повышающий преобразователь напряжения сухой
Что касается масляного преобразователя напряжения, то повышающий преобразователь напряжения сухого типа из-за отсутствия внутреннего наддува масла, поэтому нет пожара, взрыва, загрязнения и других проблем. В электрических спецификациях и процедурах не требуется, чтобы преобразователь напряжения сухого типа размещался в отдельном помещении. Специально для новой серии потребление и шум снижены до определенного уровня, а также могут быть размещены в одной комнате с другим преобразователем напряжения и устройством низкого напряжения.Безопасность работы и срок службы повышающего преобразователя напряжения сухого типа зависит от изоляции обмотки преобразователя напряжения, будь то безопасность и надежность.

5. Повышающий преобразователь напряжения низкочастотный
Поток сердечника низкочастотного преобразователя напряжения зависит от приложенного напряжения. Ток возбуждения не увеличивается с нагрузкой. Даже если нагрузка увеличивается, сердечник не насыщается, потери сопротивления катушки увеличиваются, тогда катушка вызовет повреждение сверх номинальной мощности катушки из-за того, что выделяемое тепло не может быть разряжено вовремя.Если катушка сделана из сверхпроводящего материала, ток увеличивается, но не вызывает лихорадки, но магнитная утечка внутри преобразователя напряжения вызовет сопротивление. Когда ток увеличивается, выходное напряжение падает. Чем больше ток, тем ниже будет выходное напряжение. Это показывает, что выходная мощность преобразователя напряжения не может быть неограниченной.

Как заряжать телефон постоянного тока от источника переменного тока?

Позвольте мне начать с того, что этот пост был вдохновлен потрясающей демонстрацией физики, которую я видел в секции Северной Каролины Американской ассоциации учителей физики.Версия демонстрации (которую я покажу ниже) была создана учителем физики средней школы Джеффом Регестером. Фактически, вы можете увидеть его страницу об адаптерах питания переменного тока здесь (включая эту демонстрацию).

AC против постоянного тока

Вы не можете жить без зарядного устройства для смартфона. Я это понимаю. Однако для зарядного устройства требуется источник постоянного тока. DC означает постоянный ток (это означает, что вы не можете сказать «постоянный ток» — это все равно, что сказать «постоянный ток»). Это тип тока, который вы получаете, когда подключаете батарею к лампочке.Это означает, что ток в цепи движется в одном направлении, и, надеюсь, ток в основном постоянный. Многим устройствам в вашем доме нужен постоянный ток.

Rhett Allain

Когда вы подключаете какие-либо предметы к розетке в вашем доме, вы не получаете постоянного тока. Бытовые розетки — переменный ток. Этот ток имеет частоту 60 Гц и будет выглядеть примерно так (если вы построите график зависимости тока от времени).

Этот переменный ток хорошо работает с чем-то вроде лампы накаливания, но не подходит для аккумулятора вашего смартфона.

Но почему мы используем переменный ток вместо постоянного? Есть две причины. Во-первых, если у вас переменный ток, вы можете легко изменить напряжение с помощью трансформатора (по сути, это всего лишь две катушки с разным числом витков). Во-вторых, с переменным током вы можете использовать очень высокое напряжение для передачи по линии электропередачи. Высокое напряжение означает низкий ток в линиях электропередач. Оказывается, вы теряете много энергии, когда передаете большие токи. Таким образом, переменный ток позволяет легче распределять электроэнергию на большие расстояния.

Мостовой выпрямитель

Если бы только был способ взять источник переменного тока и произвести постоянный ток. Ну конечно есть — выпрямитель мостовой. На самом деле это довольно простая схема, но она зависит от одного ключевого элемента — диода. Диод — это твердотельное устройство, которое, по сути, только одно. Когда ток проходит через диод в одну сторону, это похоже на то, что диода вообще нет. Когда ток проходит через диод в противоположном направлении, он имеет почти бесконечное сопротивление. В результате ток может проходить через диод только в одном направлении.Это как односторонний клапан на водопроводной трубе, за исключением тока.

Если у меня есть источник переменного тока, я могу сделать его более похожим на постоянный ток с помощью этой схемы.

Преобразование постоянного тока в переменный

Аккумулятор Prius подает напряжение постоянного тока. Чтобы получить кондиционер для вашего дома, необходимо инвертор нужен.Когда я впервые задумал использовать Prius, я просто предполагал, что необходимо спроектировать и построить соответствующий инвертор. Я чувствовал, что требования были несколько необычными, и инверторы, с которыми я был знаком, их не заправляли. У меня было немного образование с тех пор. Инверторы, с которыми я был знаком, обычно поставлялись с более низким входные напряжения: Доступны инверторы от 12 В до 115 В переменного тока, которые подключаются к автоматическому вспомогательные разъемы или работают от морских аккумуляторов.Но они ограничены мощности, от нескольких сотен ватт до, возможно, киловатта. Не почти достаточно. Инверторы от 24 В до 115 В переменного тока также доступны для военных и использование самолета. Преобразователи от 48 В до 115/230 В переменного тока используются на предприятиях телефонных компаний, которые имеют долгую историю использования батарей для нормальной работы. (Вот почему телефон обычно работает при сбоях питания.) инверторы обладают значительной мощностью. Prius имеет номинальную батарею 200 В и типичное напряжение на клеммах от 240 В до 210 В в зависимости от уровня заряда. Это «не подлежит обсуждению» — переделывать Prius не планирую! Но интернет поиск показал другой ресурс, солнечную / ветряную энергетику. Для многих веские причины, включая закон Ома, преобразование более высоких напряжений имеет тенденцию быть более эффективным, чем преобразование более низких единицы. Когда вы устанавливаете солнечные элементы на крышу, вы можете подключать их последовательно, чтобы получить высокое напряжение и низкий ток, или параллельно, чтобы получить низкое напряжение и большой ток.Поскольку эффективность преобразования солнечной энергии очень важна, производители делают инверторы для солнечных батарей, которые работают на высоких Напряжение. Эврика! Я воспользуюсь одним из них: легко получить, по разумной цене, может быть, я даже смогу получить субсидию. По мере того, как я исследовал их, я становился все более возбужденным. Мало того, что они решают проблему постоянного и переменного тока, у них был дополнительный плюс: они бы подключиться напрямую к электросети. Мое видение ИБП для дома и было выполнено решение проблем власти нации.Это было только когда я получил копию руководства для Острый инвертор (JH-3500U), который выглядел почти идеально, что я обнаружил фатальный недостаток в этом виде продукта. Да, он бы переделал DC из Prius аккумулятор к сети переменного тока для дома. Да, питала бы сеть. И это имел ряд функций безопасности и изоляции, которые упростили проект овеществлять. Но это сработало бы только тогда, когда энергокомпания поставляла власть! Он отключился бы, если бы не было переменного тока.Есть веские причины для этого — см. следующий раздел. Но был ли я когда-нибудь недоволен. \ После этого провала дальнейшее исследование выявило ряд компаний, которые утверждал, что сделал инвертор, который был бы удовлетворительным, по крайней мере, на испытании основание. No related posts. Оставить комментарийОтменить комментарий Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *