Преобразование электроэнергии

В электротехнике преобразование энергии — это процесс преобразования электрической энергии из одной формы в другую.

Преобразователь мощности — это электрическое устройство для преобразования электрической энергии между переменным током (AC) и постоянным током (DC). Он также может изменять напряжение или частоту тока.

Преобразователи мощности могут включать в себя более простые инструменты, такие как трансформатор , или более сложные, такие как резонансный преобразователь . Этот термин также может относиться к классу электрических машин, которые используются для преобразования переменного тока одной другую частоты в . Системы преобразования энергии часто включают в себя резервирование и регулирование напряжения .

Преобразователи мощности классифицируются в зависимости от типа преобразования энергии, которое они выполняют. Один из способов классификации систем преобразования энергии основан на том, являются ли входной и выходной ток переменным или постоянным. ^[1]

Преобразование мощности постоянного тока

от постоянного тока к постоянному току

Следующие устройства могут преобразовывать постоянный ток в постоянный: ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

постоянный ток в переменный

Следующие устройства могут преобразовывать постоянный ток в переменный: ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

Преобразование мощности переменного тока

переменного тока в постоянный

Следующие устройства могут преобразовывать переменный ток в постоянный: ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

с утра до утра

Следующие устройства могут преобразовывать переменный ток в переменный: ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

Другие системы

Существуют также устройства и способы преобразования между энергосистемами, предназначенными для однофазной и трехфазной работы.

Стандартное напряжение и частота питания различаются в зависимости от страны, а иногда и внутри страны. В Северной Америке и северной части Южной Америки оно обычно составляет 120 В, 60 Гц , но в Европе, Азии, Африке и многих других частях мира оно обычно составляет 230 В, 50 Гц. ^[2] Самолеты часто используют внутреннюю мощность частотой 400 Гц, поэтому преобразование частоты 50 Гц или 60 Гц в 400 Гц необходимо для использования в наземном блоке питания, используемом для питания самолета, пока он находится на земле. И наоборот, внутренняя мощность 400 Гц может быть преобразована в 50 Гц или 60 Гц для удобства розеток, доступных пассажирам во время полета.

Некоторые специализированные схемы также можно рассматривать как преобразователи мощности, такие как подсистема обратноходового трансформатора, питающая ЭЛТ , генерирующая высокое напряжение с частотой примерно 15 кГц.

Бытовая электроника обычно включает в себя адаптер переменного тока (тип источника питания ) для преобразования переменного тока сетевого напряжения в постоянный ток низкого напряжения, подходящий для потребления микрочипами. Бытовые преобразователи напряжения (также известные как «путевые преобразователи») используются при поездках между странами, в которых используется сетевое питание ~ 120 В вместо ~ 240 В переменного тока. (Существуют также потребительские «адаптеры», которые просто образуют электрическое соединение между двумя вилками и розетками переменного тока разной формы , но они не меняют ни напряжения, ни частоты.)

Зачем использовать трансформаторы в преобразователях мощности

Трансформаторы используются в силовых преобразователях для обеспечения электрической изоляции и понижения или повышения напряжения.

Вторичная цепь плавает, когда вы прикасаетесь к вторичной цепи, вы просто перетаскиваете ее потенциал к потенциалу вашего тела или потенциалу земли. Через ваше тело не будет течь ток. Вот почему вы можете безопасно пользоваться своим мобильным телефоном, когда он заряжается, даже если ваш телефон имеет металлический корпус и подключен к вторичной цепи.

Силовые преобразователи, работающие на высокой частоте и обеспечивающие низкую мощность, имеют гораздо меньшие по размеру трансформаторы по сравнению с трансформаторами основной частоты и высокой мощности. Обычно в энергосистемах трансформаторы передают мощность одновременно, без зарядки!

Ток в первичной обмотке трансформатора помогает установить взаимный поток в соответствии с законом Ампера и уравновешивает размагничивающее действие тока нагрузки во вторичной обмотке.

Трансформатор обратноходового преобразователя работает иначе, как дроссель. В каждом цикле трансформатор обратноходового преобразователя сначала заряжается, а затем передает свою энергию в нагрузку. Соответственно, воздушный зазор трансформатора обратноходового преобразователя выполняет две функции. Он не только определяет индуктивность, но и сохраняет энергию. Для обратноходового преобразователя зазор трансформатора может выполнять функцию передачи энергии посредством циклов зарядки и разрядки.

W_{e}={\frac {1}{2}}BH={\frac {1}{2}}{\frac {B^{2}}{\mu }}

Относительная проницаемость ядра $\mu _{r}$ может быть > 1000, даже > 10 000. При этом воздушный зазор имеет гораздо меньшую проницаемость и, соответственно, имеет более высокую плотность энергии.

См. также

Ссылки

^ Петрочелли, Р. (2015). «Одноквадрантные импульсные преобразователи мощности». В Бейли, Р. (ред.). Труды Школы ускорителей CAS-CERN: Преобразователи энергии . Женева: ЦЕРН . п. 15. arXiv : 1607.02868 . doi : 10.5170/CERN-2015-003 . ISBN 9789290834151 . S2CID 125663953 .
^ Электроэнергия во всем мире. Архивировано 6 сентября 2009 г. на Wayback Machine , Kropla.com.

Авраам И. Прессман (1997). Проектирование импульсного источника питания . МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-052236-7 .
Нед Мохан, Торе М. Унделанд, Уильям П. Роббинс (2002). Силовая электроника: преобразователи, применение и проектирование . Уайли. ISBN 0-471-22693-9 .
Фан Линь Ло, Хун Е, Мухаммад Х. Рашид (2005). Цифровая силовая электроника и ее приложения . Эльзевир. ISBN 0-12-088757-6 .
Фан Линь Ло, Хун Е (2004). Усовершенствованные преобразователи постоянного тока в постоянный . ЦРК Пресс. ISBN 0-8493-1956-0 .
Минлян Лю (2006). Демистификация схем с переключаемыми конденсаторами . Эльзевир. ISBN 0-7506-7907-7 .

Внешние ссылки

[1] Петрочелли, Р. (2015). «Одноквадрантные импульсные преобразователи мощности». В Бейли, Р. (ред.). Труды Школы ускорителей CAS-CERN: Преобразователи энергии . Женева: ЦЕРН . п. 15. arXiv : 1607.02868 . doi : 10.5170/CERN-2015-003 . ISBN 9789290834151 . S2CID 125663953 .

[2] Электроэнергия во всем мире. Архивировано 6 сентября 2009 г. на Wayback Machine , Kropla.com.

[1]

[2]