Interested Article - Преобразователь электрической энергии

Зарядное устройство телефона , один из примеров понижающего (step-down) импульсного преобразователя.

Пример повышающего (step-up) преобразователя, — автомобильный инвертор. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12V) в переменное 220V.

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

История развития

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

Период использования	Компонентная база	Особенности
1880-е — 1990-е	Мотор-генератор ( умформер ) До сих пор находят применение (например, динамотор ), хотя и ограниченное	+ Низкий коэффициент нелинейных искажений + Высокий КПД + Большие мощности + Возможность преобразования постоянного тока + Стойкость к коротким замыканиям, перегрузкам, перенапряжениям — Материалоёмкость - Сложность ремонта и обслуживания - Наличие подвижных изнашивающихся частей - Шум и вибрации — Низкий коэффициент мощности
1880-е — настоящее время	Трансформаторы	+ Большая надёжность + Высокий КПД + Большие мощности - Большие габариты при малых частотах - Невозможность преобразования постоянного тока
1930—1970-е В настоящее время практически не используются	Ионные приборы ( игнитрон )	+Большая преобразуемая мощность (по этому показателю устройства на ионных приборах до сих пор не превзойдены полупроводниковыми) +Стойкость к коротким замыканиям и перенапряжениям -Хрупкость корпусов (стекло, керамика) -Мощные ионные приборы наполнены парами ртути. В случае аварии высок риск загрязнения окружающей среды -Длительное время подготовки к работе
1960-е — настоящее время	Полупроводниковые диоды , тиристоры и транзисторы	+ Компактность + Бесшумность + Лёгкость и гибкость управления - Потери мощности в ключах - Искажения и помехи в сетях

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

Функции преобразователей

Преобразование
Преобразование и регулирование
Преобразование и стабилизация

Классификация

По характеру преобразования

Преобразователи

Выпрямители
≈ → =

Инверторы
= → ≈

≈ → ≈

Напряжения
= → = инвертор + выпрямитель
≈ → ≈ Трансформатор

Выпрямители

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

Инверторы

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

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

Зависимые инверторы

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

Автономные инверторы

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

В свою очередь автономные инверторы подразделяются на:

АИН
АИТ
АИР

Преобразователи частоты

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

Преобразователи напряжения

По способу управления

Импульсные (на постоянном токе)
Фазовые (на переменном токе)

По типу схем

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

По способу управления

Управляемые
Неуправляемые

См. также

Примечания

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