Site Loader

Содержание

Способы преобразования постоянного напряжения в переменное

  1. Главная
  2. Электротехника и электроника
  3. Из постоянного в переменный

Эйси в диси и диси в эйси) — преобразования постоянного тока в переменный и наоборот.

Источники тока и напряжения — это розетки или батарейки на бытовом уровне. На более продвинутым уровне познания электричества для получения тока и напряжения применяются другие варианты.

И для определенных целей может пригодится как ток постоянной величины, так и ток переменной величины. Поэтому важно уметь преобразовывать один во второй без существенных потерь.

Для преобразования постоянного тока в переменный используется инвертор — устройство, предназначенное для получения из постоянного тока одной величины переменный ток другой величины.

Для преобразования переменного тока в постоянный используется выпрямление формы синусоиды до пульсирующего значения, или до формы прямой. Для этих целей служат — выпрямительные диоды, выпрямители, схемы выпрямления, диодные мосты — как бы это всё об одном и том же, но есть нюансы.

Выпрямительный диод — полупроводник, принцип которого на википедии сравнивают с действием обратного клапана (обратный клапан кстати встречается в аквариумистике в схеме компрессора), «амперка» же сравнивает данный радиокомпонент с ниппелем (как у камеры авто или велосипеда). Так вышеприведенные системы пропускают в одном направлении воду или воздух, выпрямительные же диоды работают с потоком электронов.

Назначение выпрямительного диода в преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямлении).

Выпрямитель — устройство, преобразующее переменный ток в постоянный пульсирующий. Может быть однополупериодный, двухполупериодный; однофазный, трехфазный, многофазный; диодный (мостовой), тиристорный (используется для изменения величины мощности выпрямленного сигнала).

Схемы выпрямления — различные схемы, на входе у которых переменный ток, а на выходе различный выпрямленный. Самыми популярными являются: схема Ларионова, схема Греца, схема Миткевича. И опять же 1-,2-х полупериодные; 1-, 3-х фазные и их сочетания.

Диодный мост — специальное устройство, состоящее из диодов, которые собраны в определенной последовательности. Можно сделать своими руками, предварительно рассчитав, или же купить готовый по требуемым параметрам.

Также особо важную роль в выпрямлении берут на себя сглаживающие фильтры — различные индуктивные и емкостные фильтры, используемые в схемах выпрямления для получения из тока пульсирующего ток постоянный.

Вот такие основные способы преобразования постоянки в переменку и наоборот. Далее у меня в планах более подробно описать изложенное в этом материале, но в других статьях.

Преобразовать постоянный ток в переменный схема. Преобразователи постоянного напряжения в переменное.

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

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.

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 – 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.

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

Частотный преобразователь постоянного тока в переменный

Данная политика конфиденциальности относится к сайту под доменным именем instart-info.ru. Эта страница содержит сведения о том, какую информацию мы (администрация сайта) или третьи лица могут получать, когда вы пользуетесь нашим сайтом.

Данные, собираемые при посещении сайта

Персональные данные

Персональные данные при посещении сайта передаются пользователем добровольно, к ним могут относиться: имя, фамилия, отчество, номера телефонов, адреса электронной почты, адреса для доставки товаров или оказания услуг, реквизиты компании, которую представляет пользователь, должность в компании, которую представляет пользователь, аккаунты в социальных сетях; поля форм могут запрашивать и иные данные.

Эти данные собираются в целях оказания услуг или продажи товаров, связи с пользователем или иной активности пользователя на сайте, а также, чтобы отправлять пользователям информацию, которую они согласились получать.

Мы не проверяем достоверность оставляемых данных, однако не гарантируем качественного исполнения заказов или обратной связи с нами при некорректных данных.

Данные собираются имеющимися на сайте формами для заполнения (например, регистрации, оформления заказа, подписки, оставления отзыва, обратной связи и иными).

Формы, установленные на сайте, могут передавать данные как напрямую на сайт, так и на сайты сторонних организаций (скрипты сервисов сторонних организаций).

Также данные могут собираться через технологию cookies (куки) как непосредственно сайтом, так и скриптами сервисов сторонних организаций. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных можно запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.

Не персональные данные

Кроме персональных данных при посещении сайта собираются не персональные данные, их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого вы к нам пришли, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую ваш браузер предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте.

Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания клиентов, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости.

Предоставление данных третьим лицам

Мы не раскрываем личную информацию пользователей компаниям, организациям и частным лицам, не связанным с нами. Исключение составляют случаи, перечисленные ниже.

Данные пользователей в общем доступе

Персональные данные пользователя могут публиковаться в общем доступе в соответствии с функционалом сайта, например, при оставлении отзывов, может публиковаться указанное пользователем имя, такая активность на сайте является добровольной, и пользователь своими действиями дает согласие на такую публикацию.

По требованию закона

Информация может быть раскрыта в целях воспрепятствования мошенничеству или иным противоправным действиям; по требованию законодательства и в иных случаях, предусмотренных законом.

Для оказания услуг, выполнения обязательств

Пользователь соглашается с тем, что персональная информация может быть передана третьим лицам в целях оказания заказанных на сайте услуг, выполнении иных обязательств перед пользователем. К таким лицам, например, относятся курьерская служба, почтовые службы, службы грузоперевозок и иные.

Сервисам сторонних организаций, установленным на сайте

На сайте могут быть установлены формы, собирающие персональную информацию других организаций, в этом случае сбор, хранение и защита персональной информации пользователя осуществляется сторонними организациями в соответствии с их политикой конфиденциальности.

Сбор, хранение и защита полученной от сторонней организации информации осуществляется в соответствии с настоящей политикой конфиденциальности.

Как мы защищаем вашу информацию

Мы принимаем соответствующие меры безопасности по сбору, хранению и обработке собранных данных для защиты их от несанкционированного доступа, изменения, раскрытия или уничтожения, ограничиваем нашим сотрудникам, подрядчикам и агентам доступ к персональным данным, постоянно совершенствуем способы сбора, хранения и обработки данных, включая физические меры безопасности, для противодействия несанкционированному доступу к нашим системам.

Ваше согласие с этими условиями

Используя этот сайт, вы выражаете свое согласие с этой политикой конфиденциальности. Если вы не согласны с этой политикой, пожалуйста, не используйте наш сайт. Ваше дальнейшее использование сайта после внесения изменений в настоящую политику будет рассматриваться как ваше согласие с этими изменениями.

Отказ от ответственности

Политика конфиденциальности не распространяется ни на какие другие сайты и не применима к веб-сайтам третьих лиц, которые могут содержать упоминание о нашем сайте и с которых могут делаться ссылки на сайт, а также ссылки с этого сайта на другие сайты сети Интернет. Мы не несем ответственности за действия других веб-сайтов.

Изменения в политике конфиденциальности

Мы имеем право по своему усмотрению обновлять данную политику конфиденциальности в любое время. В этом случае мы опубликуем уведомление на главной странице нашего сайта. Мы рекомендуем пользователям регулярно проверять эту страницу для того, чтобы быть в курсе любых изменений о том, как мы защищаем информацию пользователях, которую мы собираем. Используя сайт, вы соглашаетесь с принятием на себя ответственности за периодическое ознакомление с политикой конфиденциальности и изменениями в ней.

Как с нами связаться

Если у вас есть какие-либо вопросы о политике конфиденциальности, использованию сайта или иным вопросам, связанным с сайтом, свяжитесь с нами:

8 800 222 00 21

[email protected]

Преобразователи постоянного напряжения в переменное. Как из постоянного тока сделать переменный?

“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”

Кафедра защиты информации

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ »

Инвертор – преобразует постоянный ток в переменный.

Конвертор – преобразователь постоянного напряжения в постоянное, но другого уровня (с промежуточным преобразованием входного напряжения в переменное и трансформацией к нужному уровню).

Центральным звеном является преобразователь постоянного напряжения в переменное.

Применяют различные схемы таких устройств:

Транзисторные и на электронных лампах;

Построенные на транзисторах с насыщающимися сердечниками;

Релаксационные генераторы, триггеры, мультивибраторы;

По однотактной, двухтактной и мостовой схемах;

Тиристорные простые и мостовые схемы (в мощных устройствах).

Простая схема двухтактного тиристорного инвертора

Рисунок 1 — простая схема двухтактного тиристорного инвертора

От Т2 поступают импульсы управления в цепь тиристоров.

От постоянного источника напряжение поступает на вход схемы. Оно проходит через

на аноды VD. заряжается до двойного входного напряжения. Если теперь подать импульсы на VD2, сразу закрывается VD1, перезаряжается, все знаки в Т1 поменяются на противоположные и ток потечет через VD2.

Как видно из работы схемы, на коммутирующей емкости

в момент закрытия тиристора действует напряжение равное удвоенному напряжению питания, что является недостатком для схемы.

Его устраняет мостовая схема тиристорного инвертора.

Мостовая схема тиристорного инвертора

Рисунок 2 — Мостовая схема тиристорного инвертора

Схема управления открывает сначала VD1 и VD4, а потом, когда емкость зарядится до

, в этот момент, если открыть другие тиристоры, VD1 и VD4 мгновенно закроются.

В данной схеме на закрытых тиристорах действует лишь напряжение источника питания.

Тиристорные выпрямители являются эффективными перспективными инверторами. Применяются на значительной мощности и используются в настоящее время для замены электромашинных агрегатов, преобразующих энергию постоянного тока резервных аккумуляторных батарей в переменный ток, в устройствах гарантированного питания (УГП) аппаратуры на предприятиях связи.

Преобразователи постоянного напряжения

Часто при питании электронных устройств ИП являются низковольтными, а для питания цепей потребления требуются значительные напряжения. При этом прибегают к преобразованию напряжения. Для этого используют инверторы и конверторы. Используются электромагнитные преобразователи, вибропреобразователи и статические преобразователи на п/п приборах.

Электромагнитные преобразователи вырабатывают напряжение синусоидальной формы, в то время как полупроводниковые и вибропреобразователи – напряжение прямоугольной формы. В настоящее время имеются статические преобразователи с выходным напряжением по форме близким к синусоидальному. Недостаток электромагнитного преобразователя: большие габариты и масса. Вибропреобразователи – маломощные и малонадежные. Поэтому наибольшее применение находят полупроводниковые преобразователи с малыми габаритами и массой, высоким КПД и эксплуатационной надежностью.

Построение преобразователей на тиристорах и транзисторах следует связывать с величиной питающих напряжений, требуемой мощности, характером изменения нагрузки.

Транзисторные преобразователи напряжения

Они подразделяются по способу возбуждения на 2 типа: с самовозбуждением и преобразователи с усилением мощности.

Транзисторы могут включаться по схеме с ОЭ, ОК, ОБ, но наиболее широко используются включение с ОЭ, так как в этом случае реализуется максимальное усиление транзисторов по мощности и тем более просто достигаются условия самовозбуждения.

Преобразователи с самовозбуждением выполняются на мощных, до нескольких десятков ватт, по однотактным и двухтактным схемам. Простейшая схема однотактного преобразователя представляет собой релаксационный генератор с обратной связью.

С обратным включ. диода.С прямым включ. диода.

При подключении напряжения питания через резистор на базу транзистора подается опирающий потенциал. Транзистор открывается и через первичную обмотку Wк трансформатора протекает ток, который вызывает магнитный поток в магнитопроводах транзистора. Появляющееся при этом напряжение на обмотке Wк трансформируется в обмотке обратной связи Wб, полярность подключения которой такова, что она способствует отпиранию транзистора. Когда ток коллектора достигает своего максимального значения: Iк=Iб*h31э, нарастание магнитного потока прекратится, полярность напряжений на обмотках трансформатора изменяется на противоположное и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора.2*tu. Конденсатор сглаживающего фильтра Cф при этом заряжается выпрямленным напряжением до Uп.

В течении паузы tп, когда транзистор закрыт, цепь тока Iн замыкается через дроссель Lф и блокирующий диод VD2, как и в импульсном стабилизаторе с последовательным регулированием.

В однотактных преобразователях трансформатор работает с подмагничиванием, для борьбы с которым можно применять сердечник с зарядом. Однако он не подходит при использовании тор. транзистора. В нашем случае используется блокирующий конденсатор, который в течении паузы tп разряжаетсячерез обмотку W1, перемагничивая сердечник током разряда.

Емкость Cбл. Выбирается из условия, чтобы при максимальном коэффициенте заполнения φmax длительность паузы tп была не менее четверти периода колебательного контура L, Cбл.

Такой преобразователь с обратным включением диода обеспечивает развязку и защиту выходного напряжения от помех по входным шинам питания.

Транзисторные преобразователи определяются по следующим формулам:

Uп=Uп(Iкм/2Iн-W1/W2)

tu = Iкм*L1/Uп

tп = Iкм*L2/Uн*W2

φ = fп*Iкм*L1/Uп = tu/(tu+tп)

Лучшие массогабаритные показатели имеют двухтактные преобразователи с понижающим трансформатором.

Трансформаторы выполняются на магнитопроводе с прямоугольной петлей гистерезиса. Здесь также используется положительная ОС. Генератор работает следующим образом. При включении напряжения питания Uп из-за неидентичности параметров один из транзисторов, например VT1, начинает открываться и его коллекторный ток увеличивается. Обмотки ОС Wб подключены так, что наведенное в них ЭДС полностью открывает транзистор VT1 и закрывает транзистор VT2.

Переключение транзисторов начинается в момент насыщения транзистора. Вследствие этого наведенные во всех обмотках трансф. Напряжения уменьшаются до нуля, а затем изменяют свою полярность.

Теперь на базу ранее открытого транзистора VT1 подается отрицательное напряжение, а на базу ранее закрытого транзистора VT2 поступает положительное напряжение и он начинает открываться. Этот регенеративный процесс формирования фронта выходного напряжения протекает очень быстро. В дальнейшем процессы в схеме повторяются.

Частота переключения зависит от значения напряжения питания, параметров трансформатора и транзисторов и рассчитываются по формуле:fп=((Uп-Uкэ нас)*10000)/4*B*s*Wк*Sc*Kc.

Такой режим более экономичен, чем при переключении за счет предельного тока коллектора и работа преобразователя более устойчива.

Такие преобразователи используются как задающие генераторы для усилителей мощности и как автономные маломощные источники электропитания. Основные достоинства: простота схемы, а также нечувствительность к короткому замыканию в цепи нагрузки.

Недостатком преобразователя с насыщающимся сердечником является наличие выбросов коллекторного тока в момент переключения транзисторов, что увеличивает потери а преобразователе.

Напряжение на закрытом транзисторе может достигать значения:

Uкэm = (2,2: 2,4)Uпmax

два напряжения это сумма Uп+ЭДС на неработающей обмотке, кроме того учитываются выбросы напряжения во время переключения. Для уменьшения последних в схему иногда включают шунтирующие диоды.

При преобразовании больших мощностей наибольшее распространение получили преобразователи с использованием усилителя мощности. В качестве задающего генератора можно использовать преобразователи с самовозбуждением. Применение таких преобразователей целесообразно если необходимо обеспечить постоянство частоты и напряжения на выходе, а также неизменность формы кривой переменного напряжения при изменении нагрузки преобразователя.

В случае высокого входного напряжения применяют мостовые усилители мощности.

Предположим, в первый полупериод одновременно работают транзисторы T1,T2. Во второй T2,T3. Напряжение питания прикладывается к первичной обмотке транзистора, его полярность меняется каждый полупериод. Напряжение на закрытом транзисторе равно напряжению источника питания. Выходной транзистор работает в ненасыщенном режиме, выполняется он из материала с непрямоугольной петли гистерезиса.

Преобразователи на тиристорах

Тиристоры в отличие от транзисторов имеют одностороннее управление. Для запирания тиристоров в схемах преобразователей используются реактивные элементы в основном в виде коммутирующих конденсаторов.

При отпирании первого тиристора емкость заряжается до напряжения 2Uп. При отпирании второго тиристора напряжение конденсатора прикладывается в обратном направлении к первому транзистору, под действием его он запирается. Конденсатор перезаряжается, и напряжение на его обмотках и на первичной обмотке тиристора меняет знак (потенциалы показаны на схеме в скобках). В следующий полупериод вновь отпирается тиристор T1 и процесс повторяется.

Для обеспечения запирания тиристоров необходимо, чтобы энергия коммутирующего конденсатора была достаточной для того, чтобы в процессе перезаряда обратное напряжение на тиристорах падало достаточно медленно и успело бы обеспечить восстановление их запирающих свойств.

Недостатком такого инвертора является сильная зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

Для уменьшения влияния характера и величины нагрузки на форму и величину выходного напряжения применяют схемы с обратными диодами, которые в свою очередь необходимы для возврата реактивной энергии, накопленной в индуктивной нагрузке и реактивных коммутирующих элементах в источнике питания преобразователя.

Источник питания с бестрансформаторным входом

Особенностью таких источников являются использование процесса преобразования входного напряжения с использованием высокой частоты.

Отсутствие силового транзистора на входе и использование транзисторовна повышенной частоте существенно улучшает массогабаритные характеристики.

Функциональная схема ИПБВ на базе регулируемого преобразователя имеет следующий вид:

ВЧФ — препятствует проникновению во входные цепи помех от ИПБВ и наоборот.

ВУ – выпрямительное устройство,

СФ – сглаживающий фильтр;

РП – регулируемый преобразователь;

ЗГ – синхронизирующий задающий генератор;

ГПН – генератор пилообразного напряжения.

Работу ИПБВ со стабилизацией входного напряжения с использованием ШИМ легко представлять, рассмотрев диаграммы напряжений на отдельных участках схемы.

С целью упрощения регулировки преобразователь как правило строится по однотактной схеме с обеспечением рекуперации части энергии, накопленной в реактивных элементах в источник входного напряжения. На выходе преобразователя при напряжениях 5 — 10В ставят выпрямитель со средней точкой. С целью уменьшения времени коммутации силовых транзисторов на их входах применяют цепи обеспечивающие значительное превышение запирающего напряжения по отношению к отрицательному.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. — Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200

2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Подред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.

3. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.

4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.

Все Вы наверное задавались вопросом: «А как получить постоянное напряжение из переменного?» Ну что ж, пора думаю раскрыть эту тайну:-) , хотя это тайной и не назовешь. В этой статье я покажу основы, а какое напряжение получить — это уже решать вам. Оказывается, на деле все это гораздо проще, чем кажется.

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянный напряжение (он же и постоянный ток) — это такой ток, параметры,свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю. Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации . А вот собственно и осциллограмма постоянного напряжения:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный трансформатор . А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение , мы с Вами после трансформатора подключали Диодный мост . На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор. А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство кондера: заряжаться и разряжаться. Весь прикол состоит в том, что кондер с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осцилле, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Давайте же рассмотрим на практике, почему нам нужно ставить кондер большой емкости. На фото ниже у нас три кондера. Все разной емкости.

Рассмотрим первый кондер. Замеряем его номинал с помощью нашего LC — метр . Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И снимаем показания с кондера осцилом.

А вот и осциллограмма с кондера.

Неееее… это осциллограмма не постоянного тока. Пульсации все равно остались.

Ну что ж, возьмем кондер емкостью побольше.

Замеряем его емкость. Получается 0,226 микроФарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый кондер снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограма.

Не… почти, но все равно не то.

Берем наш третий кондер. Его емкость 330 микроФарад. У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

Чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие.

Чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. В этом случае лучше всего использовать трехвыводные стабилизаторы напряжения , которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт, скажем для каких-нибудь безделушек? Сначала нужно подобрать транс, чтобы на выходе он выдавал… 12 Вольт? А вот и не угадали! Со вторичной обмотки транса мы будем получать действующее напряжение .

где

U Д — действующее напряжение

U max — максимальное напряжение

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе транса должно быть 12/1,41=8,5 Вольт. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансе, мы должны убавлять или добавлять обмотки транса. Формула . Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из того, что мы собираемся питать и какое напряжение и сила тока должны проходить через диоды. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем кондер с большой емкостью. Кондер подбираем исходя из того, чтобы напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати, у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у транса на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запоминалось;-)

Читаем в обязательном порядке этой статьи.

Автор : elremont от 22-08-2013

В этом руководстве я собираюсь рассказать о кремниевых диодах, диодных мостах, и как преобразовывать переменный ток в постоянный. Это условное обозначение диода и картин. Полоска на конце диода указывает вам, каким образом поставить его в вашу схему, но что такое диод?

Диод это устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Это удобно запомнить, сравнивая диоды с водопроводными кранами, которые позволяют воде течь только в одном направлении. Так что если вы пустите переменное напряжение или ток через диод, отрицательное напряжение будет блокировано, и вы останетесь с только положительной полуволной. Этот процесс называется выпрямлением тока… оно работает не только с синусоидальными волнами. Это также будет работать с квадратными, треугольными волнами, или любыми другими сигналами, которые имеют отрицательный полупериод. Минуточку…
Если увеличить и наложить сигналы друг на друга, то видно, что напряжение снизилось! Это происходит потому, что не существует такой вещи, как идеальный диод. У всех диодов есть прямое падение напряжения, обозначаемое «Vf». Это означает, что всякий раз, когда ток протекает вперед через диод, будет падение напряжения, которое обычно составляет около 0,7 вольт. Точное значение зависит от температуры, тока и типа диода, а пока давайте просто считать, что это 0.7V Так кремниевый диод даже не откроется, пока не будет 0.7V на его выводах и после его открытия на диоде всегда будет падение напряжения 0.7V. Проверьте это экспериментально, чтобы увидеть то, что я имею в виду: При отрицательном напряжении на входе, диод не может открыться, так что вы ничего не получите на выходе. 0,3 вольта на входе это все еще не достаточно, чтобы открыть диод, так что вы опять ничего не получите. 0,9 вольт на входе достаточно, чтобы открыть диод, но из-за падения напряжения у вас останется только 0.2V. И при 10 вольтах, минус 0,7 вольта, вы получаете 9,3 вольт.
Иногда падение напряжения на диоде проблема… иногда нет… Для примера я покажу вам, при 10 вольт от пика до пика на входе это почти незаметно.
Но если я попытаюсь выпрямить ток 0.5V, такой, как сигнал, поступающий из моего MP3-плеера, то падение 0.7V становится проблемой, и это не работает. Чтобы справиться с этой проблемой, надо использовать передовые технологии, такие как супер диоды. Но на данный момент вам не нужно беспокоиться об этом. Нет устройств эффективных на 100%, так что давайте поговорим о мощности. Будет ли диод нагреваться, сможете ли вы предсказать? Хорошо, потери энергии в диоде определяются Vf и током, протекающим через диод. Для обычного кремниевого диода с Vf = 0,7 В, при прохождении одного миллиампера, всего 0,7 мВт теряется на нагрев, так что это не проблема. Но уже при 3 А выделяется 2,1 Вт тепла, а это довольно много, так что вам придется использовать более крупный диод или использовать диод с низким прямым падением напряжения, например диод Шоттки. Их я рассмотрю в другом видео. Кстати, независимо от того, что кто-то говорит вам, при параллельном соединении диоды не смогут пропускать больший ток.
Что произойдет, если один диод закроется? Тепло, которое выделялось на нем, будет выделяться на других диодах. Старые диоды не идеальны, но я хочу поговорить не о коммутации скоростных диодов. Я использую диоды 1N4007, они предназначены для силовой электроники с низкой частотой переменного тока 50 — 60 Гц, как в вашем доме.
Теперь посмотрим, что происходит, когда я увеличиваю частоту. После около 15 кГц диод становится бесполезным, поскольку он начинает проводить в обратном направлении. Это потому, что диоду для переключения между открытым состоянием, позволяющим току двигаться вперед и закрытым требуется определенное количество времени. Разные диоды будут иметь разные скорости переключения. Так, если я заменю 1N4007 на 1N4148, то он будет хорошо работать, вплоть до 100 кГц и даже больше. Для работы с радиочастотами надо применять диоды, которые переключаются еще быстрее. Поэтому, когда вы проектируете что-то, вы должны думать о максимальном обратном напряжении вашего диода, прямом напряжении, номинальном токе и скорости переключения. Google всегда поможет вам в поиске справочной информации по диодам. Хорошо, что в большинстве случаев теорию работы диодов знать не обязательно. Так давайте использовать диоды, чтобы что-нибудь построить. Наиболее распространено использование диодов для преобразования переменного тока в постоянный, для питания различных устройств, которые есть у вас дома. Я собираюсь показать вам, как построить простой нерегулируемый источник питания постоянного тока очень похожий на этот. Я начну с тока малой силы, а затем я покажу вам, как улучшить конструкцию, чтобы работать с более мощной нагрузкой. Начинаем с преобразования напряжения сети в более низкое, безопасное переменное напряжение. Я покажу вам, как это сделать в моем руководстве по трансформаторам. При отсутствии нагрузки мой трансформатор дает мне хорошую чистую синусоиду около 39 вольт от пика до пика при 60 Гц. Я поставил диод 1N4007 и измерю напряжение до и после диода, можно увидеть срез отрицательного напряжения. Технически я преобразовал переменный ток в постоянный с помощью только одного диода, потому что я убрал все отрицательное напряжение. Но это не очень хороший постоянный ток, не так ли? Половину времени у вас странный горб по напряжению и половина времени у нас нет вообще ничего.
Если вам надо немного больше стабильности, для питания полезной нагрузки, мы добавим конденсатор, чтобы все наладить. Я начинаю с 1 мкФ, но чем больше емкость, тем лучше, потому что вы будете иметь больший энергетический накопитель. Это больше похоже на правду! Теперь у меня есть идеальный источник постоянного тока на 18,7 вольт. Всякий раз, когда вы делаете источник питания постоянного напряжения то лучшее, что вы можете увидеть на экране осциллографа- это постоянное стабильное напряжение. К сожалению, единственная причина, почему сейчас все выглядит идеально, то только потому, что я не успел подключить нагрузку. Конденсатор заряжается через диод, и сейчас нет ничего, что могло бы разрядить конденсатор. Итак, давайте посмотрим, что происходит, когда я добавляю резистор 4,7 кОм в качестве нагрузки. Закон Ома предсказывает, что должно быть только 4 мА нагрузки (что очень мало), но посмотрите, что происходит. Вы видите здесь, что, когда входное напряжение положительное, диод позволяет току протекать, так конденсатор заряжается. Но как только входное напряжение становится отрицательным, диод блокирует обратное протекание тока и единственный источник энергии это конденсатор на 1 мкФ. И как вы можете видеть его энергия быстро расходуется даже при низкой нагрузке. Так что же нам с этим делать? Давайте увеличим размер нашего резервуара энергии, чтобы его было достаточно, чтобы обеспечить нам питание до следующей положительной полуволны. Давайте заменим крошечный конденсатор на 1 мкФ на большой конденсатор на 470 мкФ, и посмотрим что происходит.
Это работает очень хорошо! Теперь у нас есть источник питания постоянного тока, который может выдавать ток в несколько миллиампер которого достаточно для питания некоторых датчиков и операционных усилителей. Хорошо, давайте модернизируем его на ступеньку выше. С нагрузкой в десять Ом, эта схема должна потреблять гораздо больше тока. Ну, что дело дрянь… мы вернулись к ситуации, когда напряжение проседает в каждом такте. Среднее напряжение 8 вольт, при токе около 0,8 ампер, но величина пульсаций напряжения огромна. Представьте себе, что мы попытаемся подключить что-то к этим… напряжение будет постоянно падать так низко, что никогда не будет оставаться постоянным! Так что даже 470 мкФ как накопителя энергии уже недостаточно. Мы можем попробовать решить проблему в лоб и добавить еще больше емкости.
Итак, давайте посмотрим, как схема работает с 3400 мкФ. Ну… это лучше… Теперь мы получили среднее напряжение около 12,5 вольт при токе около 1,25 А, но мы видим пульсации переменного тока 5 вольт, а это очень много. Можно продолжать добавлять емкость бесконечно, чтобы уменьшить количество провисания между циклами. Но для нагрузки в несколько ампер это становится непрактично и дорого. Но есть небольшая хитрость. Если взять четыре диода и расположить их таким образом, мы получим «диодный мост». Вот как это работает: В первой половине синусоиды, на верхний провод приходит положительная волна синусоиды, эти два диода открываются и пропускают ток. Далее диоды закрываются, блокируя любые возможные изменения направления тока. Теперь во второй половине синусоидальной волны, где верхний провод становятся отрицательным по отношению к нижнему проводу, другие два диода открываются, а два других закрыты. Таким образом, вместо того, чтобы терять нижнюю половину формы сигнала переменного тока, обрезав ее и никогда не используя, вы просто переворачиваете и перенаправляете ее. И на выходе вы получаете постоянный ток с пульсациями 120 Гц вместо 60 Гц.
И так же, как и раньше, вы можете обработать выходной сигнал конденсаторами, чтобы получить хорошее гладкое напряжение. Вы можете купить готовые мостовые выпрямители, но их легко построить самостоятельно. Вот мой мостового выпрямителя подключен к трансформатору. Я сделал его из четырех диодов 1N4007 и я потратил на них около 4 центов. Взгляните на то, как напряжение изменяется с положительного на отрицательное при 60 Гц, и теперь оно никогда не опускается ниже нуля вольт, и мы получаем эти положительные постоянные полуволны напряжения при 120 Гц. Это называется полным выпрямлением, потому что мы используем обе волны переменного тока. Теперь давайте вернемся к нашей макетной плате с нагрузкой десять Ом и посмотрим, как мостового выпрямитель работает с емкостью 470 мкФ по сравнению с одиночным диодом, который мы испытывали ранее.
Теперь у нас в среднем 11,6 вольт вместо 8 вольт, которые мы получали раньше с одного диода. И вы можете видеть, что это объясняется тем, что мостовой выпрямитель заряжает конденсатор в два раза чаще, потому что мы используем обе полуволны сети переменного тока 60 Гц. Теперь подумайте о том, насколько это большая разница, учитывая, что эти дополнительные диоды стоили мне только три цента.
Работу мостовых выпрямителей может быть немного трудно понять, но так как они работают так хорошо, все их используют. Теперь давайте сравним один диод с 3400 мкФ и мостовый выпрямитель с 3400 мкФ. Теперь мы получаем в среднем 13,5 вольт вместо 12,5 вольт и у нас есть пульсации только около одного или двух вольт. Другими словами, сочетание мостового выпрямителя с большой емкостью может преобразовать большой ток питания переменного тока в большой полезный ток питания постоянного тока. Просто имейте в виду, что ваши диоды и конденсаторы должны быть рассчитаны на то напряжение, с которым вы работаете.
То, что мы имеем сейчас, это в основном то же самое, что находится внутри этих дешевых маленьких нерегулируемых блоков питания, преобразующих переменный ток в постоянный, которые используются для питания радиостанций, часов и других домашних гаджетов. Мы могли бы сделать версию на 9 вольт, и она может питать старые Sega или Nintendo. Но я хочу подчеркнуть, что все это нерегулируемые источники питания. Это означает, что даже если мы успешно сгладим пульсации напряжения, то мы все равно столкнемся с проблемой изменения среднего напряжения под нагрузкой.
Без нагрузки это 18,7 вольт. А при 1 амперной нагрузке вы получите 13 вольт. Для некоторых схем это не будет иметь значения, если они предназначены для работы с широким диапазоном напряжений. Но многие устройства, такие как микроконтроллеры и другая цифровая электроника потребуют очень стабильный источник напряжения, и для этого вам нужно будет создать так называемый регулируемый источник напряжения. Про регуляторы напряжения я расскажу в другом видео. Теперь вы знаете, что делают диоды и как они преобразовывают переменный ток в постоянный.
_


Электрический ток протекает в различных средах: металлах, полупроводниках, жидкостях и газах. При этом он может быть постоянным или переменным. В статье рассмотрим отдельно постоянный и переменный ток, а также преобразование переменного тока в постоянный.

Постоянный ток и его источники

У постоянного тока величина и направление не изменяются с течением времени. На современных приборах он обозначается буквами DC — сокращением от английского Direct Current (в дословном переводе – прямой ток). Его графическое обозначение:

Источниками постоянного тока являются батарейки и аккумуляторы. На нем работают все полупроводниковые электронные устройства: мобильные телефоны, компьютеры, телевизоры, спутниковые системы. Для питания этих устройств от сети переменного тока в их входят блоки питания. Они понижают напряжение сети до нужной величины и преобразуют переменный ток в постоянный. Зарядные устройства для аккумуляторов тоже питаются от сети переменного тока и выполняют те же функции, что и блоки питания.

Переменный ток и его параметры

У переменного тока направление и величина циклически изменяются во времени. Цикл одного полного изменения (колебания) называется периодом (T) , а обратная ему величина – частотой (f) . Буквенное обозначение переменного тока – АС , сокращение от Alternating Current (знакопеременный ток), а графически он обозначается отрезком синусоиды:

̴

После этого знака указывается напряжение, иногда – частота и количество фаз.

Переменный ток характеризуется параметрами:

Характеристика Обозначение Единица измерения Описание
Число фаз Однофазный
Трехфазный
Напряжение U вольт Мгновенное значение
Амплитудное значение
Действующее значение
Фазное
Линейное
Период Т секунда Время одного полного колебания
Частота f герц Число колебаний за 1 секунду

Однофазный ток в чистом виде получается при помощи бензиновых и дизельных генераторов. В остальных случаях он – часть трехфазного, представляющего собой три изменяющихся по синусоидальному закону напряжения, равномерно сдвинутых друг относительно друга. Этот сдвиг по времени называется углом сдвига фаз и составляет 1/3Т.

Для передачи трехфазных напряжений используют четыре провода. Один является их общей точкой и называется нулевым (N), а три остальные называются фазами (L1, L2, L3) .

Напряжение между фазами называется линейным , а между фазой и нулем – фазным , оно меньше линейного в √3 раз. В нашей сети фазное напряжение равно 220 В, а линейное – 380 В.

Под мгновенным значением напряжения переменного тока понимают его величину в определенный момент времени t. Она изменяется с частотой f. Мгновенное значение напряжения в точке максимума называется амплитудным значением. Но не его измеряют вольтметры и мультиметры. Они показывают величину, в √2 раз меньшую, называемую действующим или эффективным значением напряжения . Физически это означает, что напряжение постоянного тока этой величины совершит такую же работу, как и измеряемое переменное напряжение.


Достоинства и недостатки переменного напряжения

Так почему же для энергоснабжения выбрали переменный ток, а не постоянный?

При передаче электроэнергии ток проходит по проводам, длиной сотни километров, нагревая их и рассеивая в воздухе энергию. Это неизбежно как для постоянного, так и для переменного токов. Но мощность потерь зависит только от сопротивления проводов и тока в них:


Мощность, которую передается по линии, равна:


Отсюда следует, что при увеличении напряжения для передачи той же мощности нужен меньший ток, и мощность потерь при этом уменьшается. Вот поэтому протяженных ЛЭП напряжение повышают. Есть линии на 6кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ, 750кВ и даже 1150кВ.

Но в процессе передачи электроэнергии от источника к потребителю напряжение нужно неоднократно изменять. Проще это сделать на переменном токе, используя трансформаторы.

Недостатки переменного тока проявляются при передаче энергии по кабельным линиям. Кабели имеют емкостное сопротивление между фазами и относительно земли, а емкость проводит переменный ток. Появляется утечка, нагревающая изоляцию и выводящая со временем ее из строя.

Преобразование переменного тока в постоянный и наоборот

Процесс получения из переменного тока постоянного называется выпрямлением , а устройства – выпрямителями . Основная деталь выпрямителя – полупроводниковый диод , проводящий ток только в одном направлении. В результате выпрямления получается пульсирующий ток, меняющий со временем свою величину, но не изменяющий знак.

Затем пульсации устраняют при помощи фильтров , простейшим из них является конденсатор . Полностью пульсации устранить невозможно, а их конечный уровень зависит от схемы выпрямителя и качества фильтра. Сложность и стоимость выпрямителей зависит от величины пульсаций на выходе и от максимальной мощности на выходе.


Для преобразования в переменный ток используются инверторы . Принцип их работы состоит в генерации переменного напряжения с формой, максимально приближенной к синусоидальной. Пример такого устройства – автомобильный инвертор для подключения к бортовой сети бытовых приборов или инструмента.

Чем качественнее и дороже инвертор, тем больше его мощность или точнее выдаваемое им напряжение приближается к синусоиде.

1.3. Преобразование переменного тока

в постоянный и постоянного в переменный

Электроэнергия вырабатывается на электростанциях синхронными генераторами, т. е. генераторами переменного тока, который удобно преобразовывать трансформаторами и передавать на большие расстояния. Между тем имеется ряд технологических процессов, требующих постоянного тока: электролиз, зарядка аккумуляторов и т. д. Поэтому часто возникает необходимость преобразования переменного тока в постоянный и обратно.

Широко распространенные в начале XX в. электромашинные преобразователи (одноякорные преобразователи и мотор-генераторные установки) уступили свое место более компактным и бесшумным полупроводниковым выпрямителям. Благодаря высоким

Рис. 1.12. Двухтактный однофазный выпрямитель

эксплуатационным показателям и малым габаритам полупроводниковых выпрямителей появилась тенденция к замене генераторов постоянного тока синхронными генераторами, имеющими на выходе полупроводниковый выпрямитель. Таким образом, появились новые классы машин — трансформаторов и синхронных,- постоянно работающих с выпрямителями. Однако работа электрической машины на выпрямитель имеет особенности, которые надо учитывать при проектировании этих машин и анализе процессов, происходящих в них.

Преобразование переменного тока в постоянный производится с помощью полупроводниковых вентилей, имеющих одностороннюю проводимость. На рис. 1.12 и 1.13 показаны наиболее распространенные схемы выпрямителей: однофазного (рис.-грузке весьма значительны, а частота переменной составляющей в 2 раза выше частоты переменного тока (рис. 1.12, б). При трехфазном мостовом выпрямлении схема получается шеститактной и пульсации напряжения невелики — менее 6% от постоянной составляющей (рис. 1.13, б).

Ток в цепи нагрузки обычно сглажен сильнее, чем напряжение, так как цепь нагрузки часто содержит индуктивность, представляющую большое сопротивление для переменной составляющей тока и малое — для постоянной.

Если считать ток в нагрузке /в), содержащий высшие гармоники, повышающие нагрев обмоток. Кроме того, при использовании схем выпрямления с нулевой точкой имеется постоянная составляющая тока в обмотках (рис. 1.12,6). Из-за этого резко возрастает действующее значение тока и нужно принимать меры против создания постоянного подмагничивания стержня. Для предотвращения этого явления, например, в однофазных трансформаторах применяют либо броневую конструкцию (рис. 1.14), либо на каждом стержне располагают все обмотки трансформатора, деля их пополам.

Большое влияние на работу выпрямителя (рис. 1.15, о) оказывает коммутация тока — процесс перехода с одного вентиля на другой.

Из-за наличия индуктивностей в токопроводящей цепи и индуктивности, обусловленной потоками рассеяния трансформатора, ток с одного вентиля переходит на другой не мгновенно, а за период коммутации Г к, которому соответствует угол коммутации у (рис. 1.15, б).

Для простоты предположим, что ток в нагрузке Id идеально сглажен. Тогда сумма токов через первый и второй вентили i a \ и iai в процессе коммутации неизменна:

Рис. 1.14. Схематический чертеж броневого трансформатора

В момент начала коммутации, когда значение ЭДС проходит через нуль и меняет знак, обмотка трансформатора становится замкнутой накоротко и для ее контура можно написать уравнение

Во время коммутации напряжение на нагрузке СЛг=0,5(е 2а + +е 2 ь) и в однофазном выпрямителе равно нулю (рис. 1.15, б). Следовательно, из-за коммутации уменьшается выпрямленное напряжение и увеличивается его пульсация. Поскольку угол коммутации у тем больше, чем больше ток нагрузки I d и индуктивное сопротивление х а, для повышения качества выпрямителя желательно, чтобы питающая его машина имела небольшое индуктивное сопротивление. В трансформаторе х а равно индуктивному сопротивлению, обусловленному потоками рассеяния, и определяется из опыта короткого замыкания В синхронном генераторе

где Ха» и x q » — сверхпереходные индуктивности по продольной и поперечной осям соответственно, учитывающие наличие тока в демпферной обмотке.

Таким образом, синхронные генераторы, предназначенные для работы на выпрямитель, должны быть рассчитаны на работу с несинусоидальным током и иметь демпферную обмотку.

Коэффициент мощности генератора, работающего на нерегулируемый выпрямитель,

Рис. 1.16. Схема однофазного инвертора

где v«0,9 — коэффициент искажения; >ф«0,5у- угол сдвига тока относительно первой гармоники напряжения.

Преобразование постоянного тока в переменный производится с помощью инверторов, в которых используются управляемые вентили: транзисторы, тиристоры и др.

Схема однофазного инвертора представлена на рис. 1.16. Включение вентилей инвертора производится поочередно каждый полупериод таким образом, чтобы направление тока во вторичной обмотке трансформатора было противоположно направлению ЭДС в этой обмотке, т. е. чтобы энергия передавалась от источника постоянного тока в сеть переменного тока.

Инверторы имеют сравнительно сложную систему автоматического управления, что ведет к повышению их стоимости и уменьшению надежности по сравнению с неуправляемыми выпрямителями.

Кроме того, в инверторе возможно появление режима сквозного горения, когда ток в обмотке совпадает по фазе с ее ЭДС. Такой режим возможен либо при неисправности в системе управления, либо при слишком большом угле коммутации. При сквозном горении обычно ток возрастает до недопустимого значения и обычно полупроводниковые вентили выходят из строя. Большое число элементов в системе управления и возможность аварийного режима сквозного горения делают надежность инверторов значительно ниже, чем у неуправляемых выпрямителей: наработка на отказ уменьшается в 50… 100 раз.

Перспективна идея питания от инверторов асинхронных и синхронных двигателей. Изменяя частоту включения вентилей, можно менять частоту напряжения на выводах статора двигателя и тем самым экономично (без сопротивлений) регулировать угловую скорость. Такой способ регулирования скорости называется частотным. Однако низкая надежность систем с инверторами — преобразователями частоты препятствует их широкому применению.

В настоящее время частотное регулирование скорости применяется только в особых условиях, где не могут работать двигатели постоянного тока, погруженные в жидкость: двигатели судов, нефтепроводов, двигатели шаровых мельниц и т. д.

Рис. 1.17. Устройство машины постоянного тока

Имеются экспериментальные образцы с частотным регулированием в крановом и тяговом электрооборудовании.

В машине постоянного тока имеется своеобразный преобразователь- коллектор, который в генераторном режиме является выпрямителем, а в двигательном — преобразователем частоты.

Конструкция машины постоянного тока сходна с конструкцией обращенной синхронной машины, у которой обмотка якоря находится на роторе, а магнитные полюсы неподвижны. При вращении якоря (ротора) в проводниках обмотки индуцируется ЭДС, направленная так, как это показано на поперечном разрезе рис. 1.17, а.

В проводниках, расположенных по одну сторону линии симметрии, разделяющей полюсы, ЭДС направлена всегда в одну сторону, независимо от угловой скорости. При вращении одни проводники уходят под другой полюс, на их место приходят другие проводники, а в пространстве, под полюсом одной полярности, картина почти неподвижна, только одни проводники сменяются другими. Следовательно, возможно получить практически неизменную ЭДС от этой части обмотки.

Постоянная ЭДС получается с помощью скользящего контакта между обмоткой и внешней электрической цепью.

Проводники соединяются в витки с шагом ушт, как в машинах переменного тока, а затем витки соединяются последовательно один за другим, образуется замкнутая обмотка.

В половине обмотки (в двухполюсной машине) наводится ЭДС одного знака, а в другой — противоположного, как показано на эквивалентной схеме обмотки (рис. 1.17, б). По контуру обмотки ЭДС в ее частях направлены встречно и взаимно уравновешиваются. Вследствие этого при холостом ходе генератора, т. е. при отсутствии внешней нагрузки, по обмотке якоря ток не проходит.

Внешняя цепь соединяется с якорем через щетки, устанавливаемые на геометрической нейтрали.

Для улучшения контакта щетки выполняются в виде прямоугольных графитовых брусков, а скользят они по поверхности коллектора, который собирается из медных пластин, изолированных друг от друга.

В крупных машинах начало и конец каждого витка присоединяются к коллекторным пластинам; в малых машинах пластин

меньше, чем витков, и поэтому между двумя пластинами припаивается часть обмотки из нескольких витков — секция.

Под нагрузкой через проводники якоря проходит ток, направление которого определяется направлением ЭДС.

В связи с тем что ток нагрузки постоянен, в витках обмотки якоря ток имеет форму, близкую к прямоугольной (рис. 1.18, а).

При переходе витка из одной параллельной ветви в другую он замыкается накоротко щеткой на время, называемое периодом коммутации (рис. 1.18, б)

T K =bJv KOn , (1.66)

где Ь щ — ширина щетки; и К ол — линейная скорость точки, находящейся на поверхности коллектора.

В простейшем случае, когда щетка уже коллекторной пластины, для секции, замкнутой щеткой (рис. 1.18,0),

Рис. 1.18. Диаграммы токов при коммутации

где iiRi=AUi и i 2 R2=AU 2 — падение напряжения в щеточном контакте соответственно с первой и второй коллекторной пластинами; R c — активное сопротивление секции; L pe3 — результирующая индуктивность секции; е к — ЭДС от внешнего поля. Пренебрегая iR c ввиду малости R c , получим

Полученное основное уравнение коммутации (1.68) совпадает с уравнением коммутации в выпрямителе (1.рез, откуда

Это условие безыскровой коммутации сводится к тому, чтобы во всех режимах угол коммутации у был неизменен:

y=*T K =2vJ>JD a v Koll =2b»jD a , (1.71)

где D a — диаметр якоря; v a — линейная скорость точки, находящейся на поверхности якоря; Ь»щ=ЬщО а /О КО л — ширина щетки, приведенная к диаметру якоря.

Для выполнения этого условия ЭДС в зоне коммутации ЭДС е к создается специальными добавочными полюсами, обмотка которых включена последовательно в цепь якоря, а их магнитная цепь делается ненасыщенной.

Процесс коммутации в выпрямителях, инверторах и в машинах постоянного тока сходен. И в том и в другом случаях процесс изменения тока в период коммутации определяется значением и формой ЭДС в короткозамкнутом контуре. Поэтому нельзя уподоблять коллектор механическому выпрямителю, как это иногда делается .

Наличие коллектора вносит и свои особенности: усложняется конструкция машины и более дорогой становится эксплуатация. Однако эти недостатки электрических машин искупаются их основным преимуществом: в двигательном режиме случайные нарушения коммутации обычно приводят к небольшому подгару коллектора и щеток, а не к аварийному режиму опрокидывания, как в инверторах.

Вследствие этого надежность коллекторной машины постоянного тока значительно выше надежности системы «асинхронный двигатель- преобразователь частоты», ее КПД на 3…5% выше, машина значительно дешевле, имеет меньшие габариты и массу.

Эти преимущества и заставляют отдавать предпочтение машине постоянного тока, ограничивая применение асинхронного двигателя с частотным регулированием узкими рамками специфических устройств (двигатели, работающие в жидкости, и т. д.).

Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный?

Администратор

Для преобразования между постоянным током (DC) и переменным током (AC) требуется некоторый тип инвертора. Преобразователь постоянного напряжения в переменный ток по существу переключает источник постоянного тока взад и вперед между положительным и отрицательным значениями, используя схему, известную как генератор. Два основных класса преобразователя постоянного напряжения в переменный ток различаются в зависимости от того, является ли выход модифицированной квадратной или чистой синусоидальной волной в зависимости от сложности схемы генератора. Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный может использоваться для питания электронных устройств с использованием батарей, обнаруженных в автомобилях, транспортных средствах для отдыха и лодках, солнечных батареях и других источниках. Те, кому требуется преобразовать параметры сети из 12 вольт в 24 вольта, могут купить преобразователь напряжения 12в 24в

Разница между прямым и переменным током заключается в том, что электроны в цепях постоянного тока движутся только в одном направлении, а в цепях переменного тока периодически меняют свой поток. Это можно проверить, испытав напряжение в цепи. Контур постоянного тока будет показывать постоянное положительное напряжение, если провода правильно подключены, а цепь переменного тока будет циклически переключаться между положительным и отрицательным напряжениями. При просмотре на осциллографе или аналогичном устройстве переменный ток, доступный из сети электропитания, будет отображаться как синусоидальная волна.

Преобразователь напряжения постоянного тока в переменный ток работает путем переключения источника постоянного тока назад и вперед, чтобы приблизить синусоидальную волну. Цепи осциллятора, используемые для достижения этого, были когда-то механическими по своей природе, хотя были созданы различные конструкции из твердого состояния. Простые преобразователи создают тип модифицированной прямоугольной волны, которая включает в себя напряжение, остающееся положительным на какое-то время, сбрасывая прямо на ноль, двигаясь по прямой линии к отрицательному напряжению, а затем обратно. Для многих устройств достаточно мощности переменного тока в виде квадратной волны, хотя в некоторых случаях необходим более чистый сигнал. Чистые инверторы синусоидальной волны являются более дорогим преобразователем напряжения постоянного тока в переменный, который использует дополнительную схему управления для приближения синусоидальных волн, наблюдаемых в сетчатой мощности.

Инвертор обычно также использует трансформаторы и различные схемы управления для генерации желаемого уровня напряжения и тока для питания устройства. Имеются небольшие инверторы, которые могут подключаться к прикуривателю в автомобиле, что обычно обеспечивает ограниченное количество мощности. Выходная мощность инвертора имеет тенденцию ограничиваться входной цепью. Инверторы, которые используются с установками солнечных батарей, могут обеспечить питание для всего дома, а чистые модели синусоидальной волны часто используются для привязки этих систем к сетке.

Теги: преобразователь напряжения постоянного тока в переменный


Постоянный и переменный токи

Мы завершаем изучение темы «Постоянный электрический ток». Тем не менее, в этом параграфе мы рассмотрим и переменный ток. С чем это связано? Причина в самих терминах «постоянный ток» и «переменный ток», названия которых не вполне удачны, поскольку могут трактоваться по-разному в физике и электротехнике: так сложилось исторически. Обратимся к определениям.

В физике постоянным током называют электрический ток, не изменяющийся по силе и направлению с течением времени. Графиком такого «истинно постоянного» тока должна быть прямая, параллельная оси времени (см. рис. «а»). Тем не менее, в электротехнике постоянным током считают ток, который постоянен только по направлению, но может меняться по силе. Такой ток можно получить «выпрямлением» синусоидального переменного тока, например, того, который существует в домашней осветительной сети (см. рис. «б»). В результате получается пульсирующий однонаправленный ток (см. рис. «в»).

В физике переменным током называют электрический ток, изменяющийся с течением времени: по силе и/или направлению. С точки зрения физики, «пульсирующий» ток на рисунке «в» является переменным, поскольку меняется по силе (оставаясь постоянным по направлению). Такой однонаправленный ток в электротехнике считают «постоянным», так как по своим действиям он похож на настоящий постоянный ток. Например, он будет пригоден для зарядки аккумуляторов, работы электродвигателей, проведения электролиза. Переменный по направлению ток для этих целей непригоден.

Примечание. Почему ток в электрических сетях является именно синусоидальным и меняет своё направление 100 раз в секунду, мы расскажем позднее (см. § 10-ж). А пока рассмотрим, как из него можно получить однонаправленный пульсирующий ток – «постоянный» с точки зрения электротехники. Другими словами, как «перебросить» нижние части синусоиды вверх, то есть преобразовать форму тока без потери мощности этого тока? Для этого служат различные приборы, один из которых – полупроводниковый диод, пропускающий через себя ток лишь в одном направлении (см. § 09-и).

Ниже на левой схеме показано включение двух диодов в цепь переменного тока. При этом верхние части синусоиды проходят через верхний диод (по направлению его «стрелочки»), а нижние части синусоиды не проходят через нижний диод (против его «стрелочки»). Таким образом получается пульсирующий однонаправленный ток, и ровно половина исходной мощности не попадает к потребителю, так как образуются «равнины» с нулевым значением силы тока. Для особо интересующихся физикой заметим, что точно такой же результат будет, если оставить только один диод, причём, любой.

На правой схеме показано включение четырёх диодов по так называемой мостовой схеме. Она более выигрышна по сравнению с предыдущей: диоды попарно пропускают как верхние, так и нижние части синусоиды соответственно к клеммам «+» и «–». В результате из исходного переменного тока, на графике кторого можно условно выделить «холмы и овраги», на графике получающегося однонаправленного тока образуются «не холмы и равнины», а «удвоенные холмы». Это означает, что теперь к потребителю попадает вся мощность исходного тока.

И в заключение рассмотрим, как к непостоянному току можно применить закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt, описывающий тепловое действие тока. Как быть, если сила тока постоянно меняется? Нужно её заменить на условно-постоянную силу тока, которая производит такое же тепловое действие. Такое условно-постоянное значение силы тока в физике называют эквивалентным (эффективным, действующим) значением силы непостоянного тока.

Определение: эквивалентное значение непостоянного тока равно значению такого постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, выделяет в нём то же количество теплоты за то же время. Именно эквивалентное значение тока показывают нам все амперметры. Аналогично и по отношению к напряжению и вольтметрам. Итак, определить эквивалентные значения непостоянных токов позволяют калориметрические измерения (см. § 06-в).

 

СХЕМА ИНВЕРТОРА


   Не секрет, что эффективность переменного тока гораздо выше в сравнении с постоянным током, это доказано как практически, так и теоретически. Но очень часто случается так, что доступен только постоянный ток, например, бортовая сеть автомобиля, аккумуляторы, солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии. В то же время, например, при использовании солнечных батарей, в течение дня солнечная энергия поступает в неравных количествах, вечером или в облачную погоду ее значительно меньше, чем днем в ясную погоду. 

   Для выравнивания напряжения в схеме с солнечной батареей используют аккумуляторы, которые при излишках солнечной активности заряжаются, а при недостаточности солнечного света отдают накопленную за предыдущее время энергию. Или бывает необходимость использования переменного тока, но не со стандартными параметрами. Если при помощи трансформатора мы можем понизить или повысить напряжение, то частоту переменного тока, увы, с их помощью не изменишь. Для всех вышеописанных случаев можно применить чудо современной технологии – инвертор электрической энергии. 

   Согласно википедии: Инвертор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток с изменением величины частоты или напряжения.

   По сути инвертор — это преобразователь постоянного тока в переменный ток. Причем получить на выходе можно любой ток, с практически любыми необходимыми параметрами. Ток, получаемый на выходе инвертора, не зависит от входящего. Единственное, что инвертор не может делать – это увеличивать электрическую энергию, дабы не нарушить закон сохранения энергии. Во всем остальном универсальность инверторов огромная, они позволяют получать не статичные параметры тока на выходе, а регулировать его. 

   Принцип работы инвертора, если упростить сам процесс, можно описать так: это трансформатор, к первичной обмотке которого подключены два ключа, которые поочередно открываются и закрываются. В результате работает либо левая, либо правая обмотки. В один момент времени электрический ток движется либо в одну сторону по первой обмотке, либо в противоположную по второй обмотке. В это время во вторичной обмотке индуцируется ток. Токи в обмотке нарастают и уменьшаются, во вторичной обмотке также, но при этом еще и меняя направление тока, в зависимости от того, какая первичная обмотка сейчас активна. Правда, на выходе мы получаем ступенчатую (а), либо апрокисмированую синусоиду (б), а не плавную (в), но это не существенно для работы большинства бытовых приборов. Более дорогие инверторы позволяют получать на выходе и синусоидальную форму выходного напряжения (в).

   Инверторы можно разделить на автономные и сетевые. Автономные инверторы получают питание от мощных аккумуляторных батарей. Питание от них постоянное. Сетевые инверторы получают питание от постоянного тока, но входное напряжение различается по времени. Например, в случае с солнечными батареями оно может колебаться в диапазоне от 300 до 800 вольт. А вот ток на выходе должен оставаться постоянным по параметрам: и по напряжению и по частоте. А значит, в таких инверторах система контроля и коммутации более совершенная, поскольку в качестве генератора частоты используется сама сеть, и работа инвертора синхронизируется с этой сетью. 

   Итак, с теоретической частью разобрались. Но где же можно встретить инверторы в повседневной жизни? В больших городах трёхфазные инверторы обычно используются для создания тяги троллейбусов, трамваев, да и вообще для питания трёхфазных асинхронных электродвигателей. Однофазные инверторы есть практические в каждом офисе – источники бесперебойного питания.

   Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное время продолжить работу. Самые распространенные бытовые ИБП оборудованы аккумулятором 12 вольт 7,2 А. 

   Конструктивно преобразователи сильно могут отличаться в зависимости от необходимой выходной мощности. Если инвертор с выходной мощностью до 150 ватт можно собрать, как говорится, на коленках дома из подручных радиодеталей, то с более высокими требованиями придется «повозиться». Это связано, как и большей дороговизной и дефицитностью деталей, так и возрастающим количеством выделяемой теплоты. Ниже приведу схему относительно простого, но маломощного инвертора, мощностью не более 100 ватт:

   От автомобильного аккумулятора такой инвертор может питать устройство мощностью 100 ватт в течение нескольких часов, что является достаточно неплохим показателем. Вот самые необходимые параметры преобразователя:

 Напряжение питания ——————— 10,5 – 14 В
 Напряжение выходного сигнала —— 190 — 240 В
 Частота переменного напряжения — 48 — 52 Гц
 Мощность подключаемой нагрузки— до 100 Вт

   В качестве задающего генератора DA1 в данном варианте используется специализированная микросхема КР1211ЕУ1. Микросхема содержит интегрированный тактовый генератор, частота генерации которого определяется постоянной времени цепи, подключаемой к выводу 7 микросхемы. Для работы системы защиты используется вывод 1 микросхемы. При подаче на него высокого уровня напряжения работа микросхемы блокируется и на выходах устанавливается низкий уровень напряжения. В рабочий режим микросхема переводится либо выключением и включением питания, либо кратковременной подачей низкого уровня напряжения на вывод 3 микросхемы. Выходные импульсы DA1 поочерёдно открывают полевые транзисторы VT4, VT5, которые создают в первичной обмотке трансформатора T1 переменный электрический ток. При этом на выводах вторичной обмотки T1 формируется выходное переменное напряжение.

   Питание для микросхемы DA1 поступает от маломощного интегрального стабилизатора DA2. Наличие напряжения питания информируется светодиодом VD3. Частота формируемого переменного напряжения определяется номиналами R1, C1. Датчиком перегрузки служат параллельно соединённые резисторы R9 и R10. Протекающий по ним ток создаёт падение напряжения между базой и эмиттером транзистора VT2 через делитель R8, R11. При перегрузке транзистор VT2 открывается и через делитель R6, R5 на вывод 1 микросхемы поступает напряжение высокого уровня. Пороговая величина тока срабатывания защиты определяется номиналами R8, R11 и для данной схемы составляет 10 А.

   При пониженном напряжении питания открывается транзистор VT1. Ток, протекающий через открытый транзистор VT1 и резисторы R4, R5 создаёт на выводе 1 микросхемы DA1 напряжение высокого уровня. Транзисторы VT4, VT5 должны быть установлены на радиаторы площадью 30-50 кв. см. каждый. При этом необходимо обеспечить электрическую изоляцию между радиатором и корпусом транзистора. Рекомендуется использовать прокладки из слюды или керамики, а также диэлектрические шайбы под винты и теплопроводящую пасту. В качестве Т1 подойдёт понижающий трансформатор мощностью не менее 150 Вт.

   Рекомендуется использовать трансформатор ТП-190 после его несложной доработки. Доработка трансформатора заключается в том, чтобы, не прибегая к его разборке, отмотать 10 витков каждой секции вторичной обмотки. Для самостоятельного изготовления трансформатора можно рекомендовать сердечник ПЛМ27-40-58. Первичная обмотка должна содержать две секции по 32 витка провода диаметром 2 мм, а вторичная (повышающая) – 700 витков провода диаметром 0,6 мм. Соединения в цепях истоков транзисторов VT4, VT5 первичной обмотки трансформатора Т1, а также конденсатора С8 должны быть выполнены проводом сечением не менее 1,5 кв. мм. 

   Провода, соединяющие преобразователь с источником питания должны иметь сечение не менее 2,5 кв. мм. Резистор R19 устанавливается непосредственно на выводах конденсатора С8, а элементы R19, C9 устанавливаются на клеммах трансформатора Т1. В качестве выключателя SW1 рекомендуется использовать автомат на ток 16 А. 

   Элементы преобразователя, включая печатную плату, рекомендуется закрепить на металлическом шасси, которое следует соединить с «минусом» источника питания. Используемые в преобразователе полевые транзисторы имеют сопротивление открытого канала около 25 МОм, они рассчитаны на довольно большой допустимый ток стока 40 А, поэтому мощность преобразователя может быть увеличена до 250 Вт путем изменения номиналов схемы блокировки и использования соответствующего трансформатора. 

   Настройка инвертора сводится к подбору частотозадающего резистора R1. При отсутствии измерительных приборов частоту формируемого напряжения можно оценить с помощью простого устройства оценки частоты, схема которого приведена на рис. 5. Разъём XР1 подключается к выходу преобразователя, а разъём XР2 – в электросеть 220 В 50 Гц. При этом частота мигания светодиода VD2 соответствует разности частот напряжений преобразователя и электросети. Подбирая резистор R1, следует добиться наиболее редких миганий светодиода.

   Перечень элементов для сборки данного преобразователя:

Позиция   Наименование   Количество

DA1 КР1211ЕУ1 — 1
DA2 78L06 Интегральный стабилизатор 2
VT1,VT2 КТ3107А — 1
VT3 KT3102A — 1
VT4,VT5 IRZ44 Полевой транзистор 2
VD1,VD2 КД522А — 2
VD3 LED 5мм,G Светодиод зелёный 1
VD4 LED 5мм,R Светодиод красный 1
R1 1,1MОм; 1,2МОм; 1,3МОм Требуется подбор 3
R2,R4 3,9 кОм Оранж., белый, красный 1
R3,R13 6,2 кОм Голубой, красный, красный 1
R5 10 кОм Коричн., чёрный, оранж. 1
R6 9,1 кОм Белый, коричн., красный 1
R7 100 кОм Коричн., чёрный, жёлтый 1
R8 2,2 кОм Красный, красный, красный 1
R16 1,8 кОм Коричн, серый, красный 2
R9,R10 0,1 Ом 5 Вт 2
R11 1,0 кОм Коричн., чёрный ., красный 1
R12,R17 620 Ом Голубой, красный , коричн. 2
R18 82 кОм 2 Вт серый, красный, оранжевый 1
R14,R15 100 Ом Коричн., чёрный, коричн. 2
R19 1,2 кОм коричневый, красный, красный 1
C1 1000 пФ — 1
C2,C3 0,1 мкФ — 2
C4 1000мкФ 16В — 1
C5 10 мкФ 16В — 1
C6,C7 0,047 мкФ — 2
C8 10000 мкФ 16В — 1
C9 0,047 мкФ 400В — 1

   В качестве корпуса использован блок питания с персонального компьютера, транзисторы КТ315 с любым буквенным индексом, КТ209 можно заменить на КТ361 так же с любым буквенным индексом. Стабилизатор напряжения 7805 лучше заменить на отечественный КР142ЕН5А. Резисторы любые, мощностью от 0,125 до 0,25 вт. Диоды подойдут тоже практически любые низкочастотные, например — КД105 или IN4002. Конденсаторы C1 типа К73-11, К10-17В с малым уходом ёмкости при прогреве. Трансформатор был взят от блока питания персонального компьютера, но можно использовать и от старых ламповых телевизоров, например — «Весна» или «Рекорд», важно, чтобы витки, сечение и железо совпадали. С радиодеталями разобрались, теперь, как всё это собрать воедино. Ниже приведу неплохую схему инвертора:

   Этот процесс можно описать так: на микросхеме D1 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых около 200 гц — диаграмма «A». С вывода 8 микросхемы импульсы поступают далее на делители частоты, собранные на элементах D2.1 — D2.2 микросхемы D2. В результате чего на выводе 6 микросхемы D2 частота следования импульсов становится вдвое меньше — 100 гц — диаграмма «B», а на выводе 8 импульсы становятся равным частоте 50 гц — диаграмма «C». С вывода 9 снимаются неинвертируемые импульсы 50 гц — диаграмма «D». 

   На диодах VD1-VD2 собрана логическая схема «ИЛИ». В результате чего взятые с выводов микросхем D1 вывод 8, D2 вывод 6 импульсы образуют на катодах диодов импульс соответствующий диаграмме «E». Каскад на транзисторах V1 и V2 служит для увеличения амплитуды импульсов необходимых для полного открывания полевых транзисторов. Транзисторы V3 и V4, подключенные к выходам 8 и 9 микросхемы D2 поочерёдно открываются, запирая тем самым то один полевой транзистор V5, то другой V6. В результате чего управляющие импульсы формируются так, что между ними существует пауза, из-за чего исключается возможность протекания сквозного тока через выходные транзисторы и значительно повышается КПД. На диаграммах «F» и «G» показаны сформированные импульсы управления транзисторами V5 и V6. Вот так будет выглядеть печатная плата:

   Нам остается только подготовить трансформатор от блока питания. Для этого обмотку на напряжение 220 вольт оставляем, а остальные обмотки удаляются. Поверх этой обмотки наматываются две обмотки проводом ПЭЛ — 2 мм. Для лучшей симметрии их следует намотать одновременно в два провода. При подключении обмоток необходимо учесть фазировку. Полевые транзисторы закрепить через слюдяные прокладки на общий радиатор из алюминия. Правильно собранный инвертор начинает работать сразу после подачи питания. Единственное — бывает необходимость выставить частоту 50-60 гц подбором резистора R1 и конденсатора C1.


Поделитесь полезными схемами

ЗВУКОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

   Схема и видеоролик работы анализатора самодельного спектра звука по частотам, на основе микроконтроллера Atmega8-16PU.


ШТЕКЕРНЫЕ НАКОНЕЧНИКИ
   Обзор полезного приспособления для проведения электромонтажных и ремонтных работ — штекерные наконечники для кабелей.



УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

   Схема включения, устройство и принцип действия стандартного сетевого трансформатора на входное напряжение 220 В.


Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный?

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 базового 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; 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 электрический 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, превращающий питание постоянного тока 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 реверса 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, а 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 примерно 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: Базовая концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на 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 переменный ток на входе вместо постоянного тока.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 синусоидальной волны.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы истинной / чистой синусоидальной волны (часто сокращенно 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 (синюю), чем на прямоугольную волну (оранжевая), 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 автономных устройств с аккумулятором, которые полностью Независимо от сети, другие (известные как инверторы , связанные с энергосистемой, или инверторы , привязанные к сети, ) 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 электричества, 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 бимодальные инверторы или двунаправленные преобразователи , которые могут работать либо в автономном, либо в привязанном к сети режиме (но 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 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.

Как работает преобразователь постоянного тока в переменный?

Обновлено 22 сентября 2019 г.

Автор: Chris Deziel

Предположим, что питание отключилось, и все, что у вас есть под рукой, — это автомобильный аккумулятор на 12 В. Можете ли вы использовать его для питания холодильника, чтобы еда не испортилась? К сожалению, ответ отрицательный, потому что вы упускаете что-то важное, и мы говорим не только о розетке для вилки. Вам нужно устройство, которое преобразует мощность постоянного тока от батареи в мощность переменного тока, которая может управлять компрессором холодильника.

Этот преобразователь постоянного тока в переменный называется инвертором . Преобразовать переменный ток в постоянный довольно просто — все, что вам нужно сделать, это пропустить ток через диод, который пропускает ток только в одном направлении. Преобразование из постоянного в переменный более сложно, потому что вам нужен какой-то генератор, который меняет направление тока на нужную вам частоту. Есть способ сделать это механически, но большинство инверторов полагаются на резисторы, конденсаторы, транзисторы и другие схемные устройства.

Инвертору нужна еще одна вещь: способ изменить напряжение источника тока для использования устройством, которое будет использовать питание. Другими словами, нужен трансформатор . Например, если вы питаете холодильник на 120 В от батареи на 12 В, инвертору нужен повышающий трансформатор, который увеличивает напряжение в 10 раз. Поскольку он работает только с переменным током, трансформатор включается в цепь после компонентов, которые изменяют ток с постоянного на переменный.

Что такое постоянный и переменный ток?

Большинство людей узнают о постоянном токе, знакомясь с электричеством, и лучший способ визуализировать это — подумать о батарее.Если вы соедините клеммы аккумулятора проводящим проводом, электроны потекут от отрицательной клеммы к положительной, как муравьи, следующие друг за другом во время кормления.

Если вы поместите в цепь нагрузку, например свет, электроны проходят через нагрузку и работают на своем пути к положительному выводу. В случае лампочки работа заключается в том, чтобы нагреть нить накала, чтобы она светилась.

Вместо того, чтобы течь в одном направлении, переменный ток меняет направление много раз в секунду, и это связано с тем, как он генерируется.Используя электромагнитную индукцию, явление, при котором изменяющееся магнитное поле производит электрический ток в проводящем проводе, генератор переменного тока вырабатывает электричество с помощью вращающегося ротора и катушки проводящего провода. В одной из версий, ротор представляет собой постоянный магнит, и во время вращения он генерирует ток в катушке, который меняет направление с каждой половиной оборота ротора.

Переменный ток не проходит по проводам так же, как постоянный ток. Лучше всего думать об этом так, как будто электроны в проводе колеблются на месте.Во время первой половины вращения ротора электроны движутся в одном направлении, а во время второй половины вращения — в другую сторону.

Если вы построите график движения отдельного электрона в зависимости от времени, он сгенерирует форму волны, известную как синусоидальная волна. Частота волны определяется скоростью вращения ротора генератора.

Простой механический преобразователь постоянного тока в переменный

Устройство, которое может преобразовывать постоянный ток в переменный, должно иметь возможность отключать ток, идущий в одном направлении, и отправлять его в другом, а затем через равные промежутки времени обращать этот процесс в обратном направлении.Чтобы сделать это, поместите вращающееся колесо между парой клемм и расположите контакты так, чтобы колесо меняло соединения батареи при каждом вращении. Ток будет течь в одном направлении, когда колесо находилось в начальной точке, и в противоположном направлении, когда колесо повернулось на 180 градусов.

Такая грубая установка будет производить ток типа «все или ничего» в каждом направлении, и если вы изобразите движение электрона в цепи, вы получите так называемую прямоугольную волну.Это не лучший инвертор для дома. Ток мог бы выполнять простые задачи, например, заставлять нагревательный элемент светиться, но он не работал бы с чувствительным электронным оборудованием. Более того, вам понадобится точный способ управления вращением колеса, чтобы получить полезную мощность переменного тока.

Инверторы используют компоненты схемы для изменения направления тока

Вместо того, чтобы вращать колеса, коммерческие инверторы используют компоненты схемы, такие как конденсаторы, резисторы и транзисторы.Общая схема инвертора постоянного тока в переменный ток показывает параллельные схемы с транзисторами, включенными последовательно с резисторами, и перекрестные схемы с конденсаторами и силовыми транзисторами, или MOSFET s (полевые транзисторы с металлооксидным полупроводником). Другой тип использует генератор моста Вина , который построен с резисторами и конденсаторами.

Оба описанных выше инвертора являются инверторами чистой синусоидальной волны (PSW) s, и генерируемый ими сигнал может использоваться всеми электронными устройствами.Если вы ищете инвертор для дома, вам нужен инвертор PSW, потому что он будет работать с электронными компонентами вашей плиты, сушилки, стиральной машины и других приборов.

Другой тип преобразователя постоянного тока в переменный — это преобразователь с модифицированной синусоидальной волной (MSW) . В нем используются более дешевые компоненты, такие как диоды и тиристоры, похожие на транзисторы. Сигнал от инвертора MSW похож на прямоугольную волну со слегка закругленными углами, и, хотя он может питать большие приборы, он не подходит для электронного оборудования.Это был бы лучший инвертор мощности для автомобиля, делающий аккумулятор доступным для электроинструментов и оборудования для ремонта автомобилей.

Еще одна вещь: трансформатор

Даже если вы преобразуете сигнал от источника постоянного тока, такого как аккумулятор или солнечная панель, в переменный, напряжения не будет достаточно для питания прибора на 120 В. К счастью, усилить напряжение переменного тока несложно. Все, что вам нужно, это трансформатор , который также работает по принципу электромагнитной индукции.

Трансформатор прост в эксплуатации.Две проводящие катушки расположены рядом или одна внутри другой, и ток, проходящий через одну катушку, называемую первичной катушкой, индуцирует ток в другой, вторичной катушке. Соотношение токов в двух катушках, а также их напряжений определяется разницей в количестве витков в катушках.

Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первая, трансформатор повысит напряжение на величину, равную числу витков вторичной обмотки, деленному на число витков первичной обмотки.

Вы можете спроектировать инвертор для подачи любого напряжения, которое вы хотите, но если вам нужен преобразователь постоянного тока в переменный, который превратит автомобильный аккумулятор 12 В в источник питания 120 В для вашего дома, вам нужно сделать соотношение между первичным и вторичная обмотка с 1 по 10. Коммерческие инверторные трансформаторы имеют сотни витков, а провода выделяют резистивное тепло, поэтому инвертору нужны ребра — и, возможно, вентилятор — для охлаждения. Более того, катушки иногда наматываются на твердый сердечник, чтобы обеспечить более эффективную индукцию, и это может сделать инвертор очень тяжелым.

Защита линии, распределение, резервное копирование | Преобразователи постоянного тока в переменный ток (питание)

9016 NEMA 5 9 9019-6000 XP Box

.05 «Д x 7,69» Ш x 3,57 «В (382,3 мм x 195,3 мм x 90,7 мм) 12 В AC Активный 7 — Немедленно

153 — Заводская

Активный 9016EM 9016EM 15R 9020 Жесткое подключение Распределительная коробка 902 NEMA 5-15R 9017

96 — Заводская

12 В переменного тока, AC AC

ИНВЕРТОР 48 В постоянного тока 200 Вт 2 ВЫХОДА

$ 144,57000

68 — Немедленно

MEAN WELL USA Inc.

1866-4942-ND

TS-200

Коробка

Не для новых разработок Инвертор 110 В переменного тока 48 В постоянного тока 2 400 Вт Да Северная Америка 8.07 «Д x 6,22» Ш x 2,32 «В (205,0 мм x 158,0 мм x 59,0 мм)

ИНВЕРТОР 12 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4946-ND

TS-400

Box

Not For New Designs Inverter 110V 12VDC 2 NEMA 5-15R Клеммы 400 Вт 800 Вт Да Северная Америка 8.07 «Д x 6,22» Ш x 2,64 «В (205,0 мм x 158,0 мм x 67,0 мм)

ИНВЕРТОР 24 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4950-ND

TS-700

Box

Not For New Designs Inverter 110 24 В постоянного тока 2 NEMA 5-15R Клеммы 700 Вт 1.4 кВт Северная Америка 11,61 дюйма x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (295,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

ИНВЕРТОР 24 В пост.

$ 341.23000

53 — Немедленно

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc. Не для новых конструкций Инвертор 110VAC 24VDC 2 NEMA 5-15R Клеммы 1 кВт 2 кВт Нет Северная Америка 13.58 дюймов x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (345,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

ИНВЕРТОР 24 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4947-ND

TS-400

Box

Not For New Designs Inverter 110V 24 В постоянного тока 2 NEMA 5-15R Клеммы 400 Вт 800 Вт Да Северная Америка 8.07 «Д x 6,22» Ш x 2,64 «В (205,0 мм x 158,0 мм x 67,0 мм)

ИНВЕРТОР 24 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4941-ND

TS-200

Box

Not for New Designs Inverter 24 В постоянного тока 2 NEMA 5-15R Клеммы 200 Вт 400 Вт Да Северная Америка 8.07 «Д x 6,22» Ш x 2,32 «В (205,0 мм x 158,0 мм x 59,0 мм)

ИНВЕРТОР 48 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4951-ND

TS-700

Коробка

Не для новых конструкций Инвертор 48VDC 2 NEMA 5-15R Клеммы 700 Вт 1.4 кВт Северная Америка 11,61 дюйма x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (295,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

ИНВЕРТОР 48VDC 1,5 кВт 2

$ 438,69000

22 — Немедленно

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc. Активный Инвертор 110VAC 48VDC 2 NEMA 5-15R Клеммы 1.5 кВт 3 кВт Северная Америка 420,0 мм x 220,0 мм x 88,0 мм 16,54 дюйма x 8,66 дюйма x 3,46 дюйма

DC TO AC POWER ИНВЕРТОР, 1100WAT

$ 975.00000

27 — Немедленно

Exeltech Exeltech

1

3107-1

Active Инвертор 120VAC 48VDC 2 NEMA 5-15R (2) Клеммы 1100 W 2200 W Да

ИНВЕРТОР ИНВЕРТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ВЫХОД переменного тока 1

86,66000 $

Немедленно

372 — Заводская

Tripp Lite Tripp Lite

1

TL2224-ND

INT

Навалом

Нет (жесткий провод) Вилка прикуривателя 375 Вт 600 Вт Нет Международный 7.75 дюймов x 4,25 дюйма x 2,00 дюйма (196,9 мм x 108,0 мм x 50,8 мм)

ЛЕГКАЯ КОМПАКТНАЯ МОЩНОСТЬ 750 Вт

$ 119,99000

Tripp Lite Tripp Lite

1

TL2372-ND

Навалом

NEMA 5-15R Клеммная колодка 750 Вт 1500 Вт Нет Северная Америка 9.63 дюйма x 4,21 дюйма x 2,13 дюйма (244,6 мм x 106,9 мм x 54,1 мм) Порт (ы) USB

$ 126,65000

24 — Немедленно

Завод

324 —

Tripp Lite Tripp Lite

1

TL424-ND

PowerVerter®

Bulk

Активный 9016EM Клеммы 700 Вт 1.4 кВт Северная Америка 207,5 мм x 127,0 мм x 69,9 мм (207,5 мм x 127,0 мм x 69,9 мм)

ИНВЕРТОР 24 В пост.

$ 341.23000

21 — Немедленно

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc. Не для новых разработок Инвертор 230 В переменного тока 24 В постоянного тока 1 Клеммы 1 кВт 2 кВт Нет Европа 13.58 дюймов x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (345,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

$ 498,98000

2 — Немедленно

Tripp Lite

1

TL2226-ND

PowerVerter®

навалом

Активный Инвертор, ИБП 120VAC 12VDC 12VDC 750 Вт 1.5 кВт Да International 9,00 «Д x 8,75» Ш x 7,00 «В (228,6 мм x 222,3 мм x 177,8 мм) Автоматическое переключение мощности для режима ИБП, зарядное устройство

ИНВЕРТОР 100 Вт 12 В пост.

Инвертор 120VAC 12VDC 1 NEMA 5-15R Вилка прикуривателя 100 Вт 200 Вт Нет Северная Америка 3.94 дюйма x 1,61 дюйма x 3,27 дюйма (100,0 мм x 40,9 мм x 83,0 мм) USB-порт (порты)

ИНВЕРТОР 12 В пост. — Немедленно

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-5100-ND

A301-150

Коробка

In 12VDC 1 NEMA 5-15R Вилка прикуривателя 150 Вт 300 Вт Нет Северная Америка 4.80 дюймов x 2,87 дюйма x 1,77 дюйма (122,0 мм x 73,0 мм x 45,0 мм)

ИНВЕРТОР 150 Вт 12 В пост. 180 — Заводской

Tripp Lite Tripp Lite

1

TL295-ND

PowerVerter®

Bulk

Вилка прикуривателя 150 Вт 300 Вт Нет Северная Америка 5.75 дюймов x 3,75 дюйма x 1,75 дюйма (146,0 мм x 95,3 мм x 44,4 мм)

$ 74,24000

12 — Немедленно

4205 — Завод 90

Tripp Lite
Tripp Lite

1

TL1716-ND

PowerVerter®

Навалом

Активный Инвертор 120VAC 9016 Кабели, вилка прикуривателя 375 Вт 750 Вт No 5.96 дюймов x 4,17 дюйма x 2,36 дюйма (151,4 мм x 105,9 мм x 59,9 мм) Порт (ы) USB

ИНВЕРТОР 12 В постоянного тока 450 Вт 1 ВЫХОД

— Немедленно

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-5272-ND

ISI-501

Box

Активный 12 В постоянного тока 1 Клеммы 450 Вт 900 Вт Да Европа 8.07 «Д x 6,22» Ш x 2,64 «В (205,0 мм x 158,0 мм x 67,0 мм)

КОМПАКТНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ СРЕДНИЙ МОБИЛЬ 1500 Вт

$ 235.940003

Tripp Lite Tripp Lite

1

95-PINV1500-ND

Розничная упаковка

AC Inverter 2 NEMA 5-15R (2) Клеммная колодка 1.5 кВт 3 кВт Северная Америка 184,9 мм x 128,0 мм x 76,2 мм (184,9 мм x 128,0 мм x 76,2 мм) ИНВЕРТОР 12 В постоянного тока, 700 Вт, 2 ВЫХОДА

302,57 долл. США 700

Коробка

Не для новых конструкций Инвертор 110VAC 12VDC 2 NEMA 5-15R Клеммы 700 W 1.4 кВт Северная Америка 11,61 дюйма x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (295,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

ИНВЕРТОР 12VDC 1KW 1

341,23 долл. США Не для новых разработок

Инвертор 230VAC 12VDC 1 Клеммы 1 кВт 2 кВт Нет Европа 13.58 дюймов x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (345,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

ИНВЕРТОР 12 В пост.

MEAN WELL USA Inc. MEAN WELL USA Inc.

1

1866-4934-ND

TS-1000

Box

Not for New Designs Inverter 12 В постоянного тока 2 NEMA 5-15R Клеммы 1 кВт 2 кВт Нет Северная Америка 13.58 дюймов x 7,24 дюйма x 2,76 дюйма (345,0 мм x 184,0 мм x 70,0 мм)

КОМПАКТНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ СРЕДНИЙ НАДЕЖНОСТЬ 2000 Вт

$ 363,60000

9175 9017

236 — Заводская

Tripp Lite Tripp Lite

1

95-PINV2000-ND

Розничная упаковка

Активный AC Активный 2 NEMA 5-15R (1), 5-20R (1) Клеммная колодка 2 кВт 4 кВт Да Северная Америка USB-порт (порты)

ИНВЕРТОР 1800 Вт, 12 В постоянного тока, 4 розетки

$ 402.38000

4 — Немедленно

96 — Заводское

Tripp Lite Tripp Lite

1

TL226-ND

PowerVerter®

PowerVerter®

120VAC 12VDC 4 NEMA 5-15R Клеммы 1,8 кВт 3,6 кВт Да Северная Америка 15,00 «L x 6.00 «Ш x 4,00» В (381,0 мм x 152,4 мм x 101,6 мм)

250, 500, 1000 (1K), 2200 (2,2K) ВА

Преобразователи постоянного тока в переменный ток Wilmore имеют широкий выбор номинальной выходной мощности переменного тока: 250, 500, 1000 и 2200 ВА (вольт-амперы) . Наши инверторы питания постоянного и переменного тока работают от обычных аккумуляторных систем электросвязи, коммунальных услуг и энергетики: 12, 24, 48, 125 и 130 В постоянного тока. Инверторы, разработанные для использования с железнодорожными, локомотивными и железнодорожными / транзитными энергосистемами 36, 74 и 110 В постоянного тока, являются специальностью.Наши инверторы постоянного и переменного тока включают в себя монтируемые в стойку блоки для использования в стойках с оборудованием 19 и 23 дюйма, а также различные автономные и переносные конструкции. Многие инверторы постоянного и переменного тока Wilmore включают в себя встроенную схему автоматического переключения нагрузки для работы в режимах бесперебойного или резервного питания. Кроме того, наши блоки распределения питания переменного тока с автоматическим переключателем обеспечивают резервное питание переменного тока для приложений с резервным источником питания.

Примеры наших преобразователей постоянного тока в переменный показаны ниже. Прокрутите вниз, чтобы увидеть описания этих продуктов и ссылки на бюллетени по продуктам.

Инверторы постоянного тока 250 ВА — переменного тока (1U)

Разработанный для приложений с ограниченным пространством в сфере телекоммуникаций, обработки данных и коммунальных услуг, преобразователь постоянного тока модели 1652 мощностью 250 ВА занимает всего 1,75 дюйма (1U) вертикальное стоечное пространство. Инвертор обеспечивает хорошо регулируемый квазисинусоидальный выходной сигнал 120 В переменного тока, стабильный по частоте 60 Гц и доступен во входных версиях с напряжением 12, 24, 48 и 130 В постоянного тока. Инвертор, совместимый с 19-дюймовыми или 23-дюймовыми стойками для оборудования, может работать на максимальной номинальной мощности с простым конвекционным охлаждением.

Модель 1652 умеренного номинала хорошо подходит для питания различных нагрузок, от чувствительного электронного оборудования до небольших двигателей и других нелинейных нагрузок. Он доступен в виде простого инвертора или со встроенными функциями автоматического переключения нагрузки, позволяющими работать в режимах ИБП или в режиме ожидания.

Инверторы постоянного / переменного тока серии 1652

  • Выходная мощность 250 ВА
  • Входное напряжение 12, 24, 48 и 130 В постоянного тока
  • Выходное напряжение 120 В переменного тока, 60 Гц
  • Монтаж в стойку
  • Эффективный и с конвекционным охлаждением
  • Дополнительный переключатель резерва для ИБП или резервного источника питания
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 1.75 дюймов (44,45) 1 место в стойке
Бюллетени по продуктам (файлы PDF)

500 ВА SinewaveDC — инверторы переменного тока (1U)

Преобразователи постоянного тока в переменный ток серий 1745 и 1765 с умеренными номинальными характеристиками, электрически прочными и высокоэффективными обеспечивают регулируемый, стабильный по частоте, синусоидальный выходной сигнал 120 В переменного тока при напряжении до 500 вольт-ампер. Стандартные версии инверторов допускают работу от 12, 24, 48 или 130-вольтовых аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с большими колебаниями при температуре окружающей среды до 50 ° C.Инверторы серии 1745 не имеют счетчиков, в то время как инверторы серии 1765 оснащены выходным измерителем на передней панели, который отображает напряжение, ток, активную мощность и коэффициент мощности.

Синусоидальный выход инверторов с низким уровнем искажений делает их особенно подходящими для питания чувствительных электронных нагрузок, таких как телекоммуникационное оборудование и оборудование для обработки данных (с или без источников питания с коррекцией коэффициента мощности), а также для обычно рассматриваемых нагрузок. сложно для инверторов, таких как малые двигатели. И модель 1745, и модель 1765 доступны в виде простого инвертора или, опционально, в виде инвертора со встроенной функцией автоматического переключения нагрузки, позволяющей работать в режимах ИБП или в режиме ожидания.

Серия 1745 и 1765 SinewaveDC — Преобразователи переменного тока

  • Входное напряжение 12, 24, 48 или 130 В постоянного тока
  • Синусоидальный выход 120 В переменного тока при напряжении до 500 вольт
  • Изолированный, регулируемый, стабильный по частоте выход
  • Доступен со встроенным высокоскоростным переключателем для ИБП / резервного питания
  • Новинка! Доступен со счетчиком мощности переменного тока или без него
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 1,75 дюйма (44,45) 1 стойка space
Информационный бюллетень (PDF-файл)

1000 ВА SinewaveDC — инверторы переменного тока (1U)

Преобразователи постоянного тока серий 1746 и 1766 с умеренным номиналом, надежные и высокоэффективные преобразователи постоянного тока серий 1746 и 1766 обеспечивают регулируемую и стабильную частоту. , Синусоидальный выход 120 В переменного тока при напряжении до 1000 вольт-ампер.Стандартные версии инверторов допускают работу от 24, 48 или 130-вольтовых аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с большими колебаниями при температуре окружающей среды до 50 ℃. Инверторы серии 1746 не имеют счетчиков, в то время как инверторы серии 1766 оснащены выходным измерителем на передней панели, который отображает напряжение, ток, активную мощность и коэффициент мощности.

Синусоидальный выход инверторов с низким уровнем искажений делает их особенно подходящими для питания чувствительных электронных нагрузок, таких как телекоммуникационное оборудование и оборудование для обработки данных (с или без источников питания с коррекцией коэффициента мощности), а также для обычно рассматриваемых нагрузок. сложно для инверторов, таких как малые двигатели.

Серия 1746 и 1766 SinewaveDC — инверторы переменного тока

  • Входное напряжение 24, 48 или 130 В постоянного тока
  • Синусоидальный выход 120 В переменного тока при напряжении до 1000 вольт-ампер
  • Изолированный, регулируемый, стабильный по частоте выход
  • Доступен со встроенным высокоскоростным переключателем для ИБП / резервного питания
  • Новинка! Доступен со счетчиком мощности переменного тока или без него
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 1,75 дюйма (44,45) 1 место в стойке
Информационный бюллетень (PDF-файл)

Квази-синусоидальный преобразователь постоянного тока 1000 ВА — преобразователи переменного тока (1U)

Компактный и прочный преобразователь постоянного тока модели 1725 мощностью 1000 ВА особенно подходит для приложений с ограниченным пространством в сфере телеоборудования. -коммуникации, обработка данных и коммунальные услуги.Занимая всего 1,75 дюйма (1U) вертикального пространства стойки, этот инвертор обеспечивает регулируемый 120-В переменного тока, стабильный по частоте 60-Гц квазисинусоидальный выходной сигнал. Он доступен в версиях на 24, 48 и 130 В постоянного тока и совместим с 19-дюймовыми или 23-дюймовыми стойками для оборудования. Модель 1725 с умеренными номинальными характеристиками может непрерывно работать при максимальной номинальной мощности в диапазоне температур окружающей среды от -10 ℃ до + 50 ℃ и хорошо подходит для питания различных нагрузок, от чувствительного электронного оборудования до небольших двигателей и нелинейных нагрузок, обычно считающихся сложными для инверторов. .

Модель 1725 доступна в виде простого инвертора или со встроенными функциями автоматического переключения нагрузки, позволяющими работать в режимах ИБП или в режиме ожидания.

Серия 1725 Quasi-SinewaveDC — Преобразователи переменного тока

  • Выходная мощность 1000 ВА
  • Высота 1,75 дюйма (1u) для монтажа в стойку
  • Входное напряжение 24, 48 и 130 В постоянного тока
  • 120 В переменного тока, выходное напряжение 60 Гц
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 1,75 дюйма (44,45) 1 место в стойке
Бюллетени продукта (файлы PDF)

Квазисинусоидальный преобразователь постоянного тока 1000 ВА — преобразователи переменного тока (2U)

Модель 1654 Инвертор для монтажа в стойку обеспечивает выходную мощность 1000 вольт при 120 В переменного тока, 60 Гц всего за 3 штуки.5 дюймов вертикального пространства в стойке. Стандартные версии позволяют работать от аккумуляторных источников 24 В постоянного тока, 48 В постоянного тока или 130 В постоянного тока. Хорошо регулируемый, стабильный по частоте квазисинусоидальный выход хорошо подходит для питания чувствительного телекоммуникационного оборудования и оборудования для обработки данных и, кроме того, совместим со многими нагрузками, которые обычно считаются сложными для инверторов, включая импульсные источники питания, небольшие двигатели и другие нелинейные нагрузки. Следовательно, приложения включают питание практически любого критически важного промышленного или телекоммуникационного оборудования в пределах допустимого для этого инвертора вольт-амперного диапазона.

Консервативно спроектированный и легкий, этот высокоэффективный инвертор будет непрерывно работать при любой нагрузке в пределах своего номинала в полном диапазоне рабочих температур с простым конвекционным охлаждением. Модель 1654 доступна в виде простого инвертора или со встроенными функциями автоматического переключения нагрузки, позволяющими работать в «резервном» или «оперативном» режимах ИБП.

Серия 1654 Quasi-SinewaveDC — Преобразователи переменного тока

  • Выходная мощность 1000 ВА
  • Входное напряжение 24, 48 и 130 В постоянного тока
  • Выходное напряжение 115 или 230 В переменного тока (50, 60 или 100 Гц)
  • Монтаж в стойку
  • Эффективный с конвекционным охлаждением
  • Дополнительный переключатель для ИБП или резервного источника питания
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 3.50 дюймов (88,9) 2 места в стойке
Бюллетени продукта (файлы PDF)

SinewaveDC, 2200 ВА — инверторы переменного тока (2U)

Модель 1747 DC предназначена для приложений с ограниченным пространством в сфере телекоммуникаций, обработки данных и коммунальных услуг. Преобразователь тока в переменный ток обеспечивает до 2200 вольт-ампер всего лишь в 3,5 дюйма вертикального пространства стойки. Инвертор выдает хорошо регулируемый 115 В переменного тока, стабильный по частоте синусоидальный сигнал 60 Гц (также доступны модели с частотой 50 Гц) от аккумуляторных батарей станции или других источников постоянного тока.Стандартные версии допускают работу как от положительных, так и от отрицательных источников постоянного, 48 или 130 В постоянного тока, поскольку вход постоянного тока гальванически изолирован от выхода переменного тока и от шасси. Инвертор компактный, легкий и совместим с 19-дюймовыми или 23-дюймовыми стойками для оборудования.

Модель 1747 хорошо подходит для питания различных нагрузок, от чувствительного оборудования связи и SCADA / телеметрического оборудования до нагрузок, которые обычно считаются сложными для инверторов, включая малые двигатели и другие реактивные или сильно импульсные нагрузки.С добавлением автоматического переключателя резерва Wilmore модели 1747-ATS инвертор может работать как основной или резервный источник переменного тока для приложений, требующих бесперебойного / резервного питания. Преобразователь постоянного тока в переменный ток модели 1747, имеющий консервативную конструкцию и хорошо защищенный от внешних повреждений, идеально подходит для питания чувствительных к форме волны и частотно-чувствительных нагрузок переменного тока от систем постоянного тока.

Серия 1747 SinewaveDC — инвертор переменного тока

  • Вход 24, 48 или 130 В постоянного тока
  • Консервативная номинальная мощность 2200 ВА в двух местах стойки
  • Изолированный регулируемый выход с низким уровнем искажений
  • Стабильность частоты кварцевых часов
  • Эффективность примерно 90%
  • Внешний автоматический переключатель для ИБП / приложений с резервным питанием
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 3.50 дюймов (88,9) 2 места в стойке
Информационный бюллетень (PDF-файл)

Автоматический переключатель питания переменного тока (1U)

В типичных приложениях используется преобразователь постоянного тока в переменный, соединенный с коммерческим источником переменного тока (или второй инвертор) ) через безобрывный переключатель для обеспечения системы бесперебойного питания переменного тока на тех участках оборудования, где имеется резервная батарея, например, на объектах беспроводной / проводной связи и подстанциях электроснабжения.

Автоматический переключатель моделей 1704 и 1747-ATS

  • Автоматическое резервное питание для нагрузок переменного тока
  • Схема высокоскоростного переключения
  • 1U (1.75 дюймов) высокая конструкция для монтажа в стойку
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Высота 1,75 дюйма (44,45) 1 место в стойке
Бюллетень продукта (файл PDF)

500 ВА и 1000 ВА SinewaveDC — Преобразователи переменного тока

Компактные и надежные преобразователи постоянного тока в переменный ток модели 1755 на 500 ВА и 1000 ВА модели 1756 одинаково хорошо работают как в стационарных, так и в мобильных приложениях. Инверторы обеспечивают изолированный, регулируемый 120 В переменного тока, стабильный по частоте синусоидальный выход 60 Гц и доступны в версиях с входом 12 (только модель 1755), 24, 48 и 130 В постоянного тока.Модели 1755 и 1756 с умеренным рейтингом могут непрерывно работать при максимальной номинальной мощности в диапазоне температур окружающей среды от -10 ℃ до + 50 ℃. Они хорошо подходят для питания различных нагрузок, от чувствительного электронного оборудования до небольших двигателей и нелинейных нагрузок, которые обычно считаются сложными для инверторов.

Модели 1755 и 1756 доступны как простые инверторы или со встроенными функциями автоматического переключения нагрузки, позволяющими работать в режимах ИБП или в режиме ожидания.

Series 1755 и 1756 Sinewave DC — AC Inverter

  • 12 (только модель 1755), 24, 48 или 130 В постоянного тока, вход
  • Изолированный, регулируемый, стабильный по частоте выход
  • КПД около 90%
  • Прочный, консервативный конструкция
  • Доступен со встроенным высокоскоростным переключателем для ИБП / резервного питания
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • 4.1 дюйм (104) в высоту, 9,7 дюйма (246) в ширину и глубину 13,6 дюйма (345) (без фланцев).
Информационный бюллетень (PDF-файл)

Вход 74 В постоянного тока (выход 75 ВА) Преобразователи постоянного тока в переменный ток

Конструкция Прочный, портативный, экономичный инвертор для приложений с низким энергопотреблением, модель 1715-74 обеспечивает 75 вольт-ампер в портативном компактном корпусе. Этот инвертор выдает стабилизированный квазисинусоидальный выходной сигнал со стабильной кристаллической частотой 120 В переменного тока. от батарейного источника постоянного тока с номинальным напряжением 74 В. Проверенная на практике защита от переходных процессов на входе обеспечивает уверенную работу в «жестких» аккумуляторных средах.Разработан для работы при температуре окружающей среды от -30 ° C до + 50 ° C, требуется только простое конвекционное охлаждение. Консервативный дизайн 1715-74 делает его особенно подходящим для питания чувствительных электронных нагрузок, таких как портативные компьютеры, телекоммуникационное оборудование и оборудование для обработки данных.

Серия 1715 Квазисинусоидальные преобразователи постоянного тока в переменный ток

  • Диапазон входного напряжения от 50 до 90 В постоянного тока
  • Номинальное выходное напряжение 118 В переменного тока (квазисинусоидальная)
  • Выход 75 ВА (непрерывный) с возможностью перенапряжения
  • Кристаллическая частота- стабильный, регулируемый, изолированный выход
  • Диапазон рабочих температур от -30 ° C до + 50 ° C
  • Компактный, прочный и надежный
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • 1.9 (48) в высоту x 7,0 (177) в ширину x 9,0 (228) в глубину
Информационный бюллетень (PDF-файл)

Вход 74 В постоянного тока (выход 500 ВА) Синусоидальные преобразователи постоянного и переменного тока

Предназначены для питания испытательного оборудования, портативных компьютеров и других нагрузок переменного тока от аккумуляторных систем локомотива на 74 В постоянного тока, преобразователь постоянного тока в переменный ток модели 1749-74 обеспечивает выходную мощность 500 вольт-ампер 110 В переменного тока, 60 Гц в легком портативном корпусе. Его высокая эффективность преобразования мощности позволяет инвертору непрерывно работать на полной мощности с простым конвекционным охлаждением (без вентиляторов).Изолированный, регулируемый и стабильный по частоте синусоидальный выходной сигнал хорошо подходит для питания различных нагрузок, от чувствительного электронного оборудования до небольших двигателей и нелинейных нагрузок, обычно считающихся сложными для инверторов.

Серия 1749 Синусоидальные преобразователи постоянного и переменного тока

  • Вход 74 В постоянного тока
  • Номинальное выходное напряжение 110 В переменного тока (синусоида)
  • Выход 500 ВА (непрерывный) с возможностью перенапряжения
  • Для локомотивов и железнодорожных / транспортных приложений
  • Регулируемый , изолированный, стабильный по частоте синусоидальный выход
  • Защита от перенапряжения / переходных процессов на входе
  • КПД 90%, с конвекционным охлаждением
  • Прочный для портативного использования
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • 8.0 (203) в высоту, 6,4 (163) в ширину и 15,0 (381) в глубину, без ручки для переноски и резиновых ножек. Вес: 12 фунтов.
Информационный бюллетень (файл PDF)

Инверторы постоянного и переменного тока и источники бесперебойного питания

Эти инверторы хорошо подходят для питания различных нагрузок, от чувствительного электронного оборудования до небольших двигателей и других нелинейных нагрузок.

Серии 1716 и 1716RR


Quasi-SinewaveDC — Преобразователи переменного тока
  • Номинальная мощность 250 ВА
  • Входное напряжение 12, 24, 48 и 130 В постоянного тока
  • Входной локомотив постоянного тока 74 и 36 В, версии для железнодорожного транспорта
  • Электрически и механически прочный
Размеры указаны в дюймах (мм):
  • Для модели 1716: 3.25 дюймов (83) в высоту, 7,60 дюйма (193) в ширину и 11,25 дюйма (286) в глубину (без фланцев).
Информационный бюллетень (файлы PDF)

Если вам нужна дополнительная информация о наших преобразователях постоянного тока в переменный ток или других продуктов для преобразования энергии Wilmore Electronics, свяжитесь с нами по электронной почте, телефону или факсу, используя информацию, представленную на этой странице.

Выбор солнечного инвертора нужного размера

Узнайте больше об основах солнечной энергии, подписавшись на наш блог.

Как вы, вероятно, знаете, солнечные элементы производят электричество постоянного тока (DC), которое затем преобразуется в электричество переменного тока (AC) с помощью инвертора.Преобразование энергии из постоянного в переменный позволяет доставлять ее в сеть или использовать для электроснабжения зданий, оба из которых работают с электричеством переменного тока. При проектировании солнечной установки и выборе инвертора мы должны учитывать, сколько мощности постоянного тока будет вырабатывать солнечная батарея и сколько мощности переменного тока может выдавать инвертор (его номинальная мощность).

В этой статье мы обсудим некоторые важные моменты для солнечных проектов, чтобы гарантировать, что инверторы в ваших проектах имеют соответствующий размер.

В частности, мы исследуем взаимосвязь между количеством энергии, производимой вашей солнечной батареей, и мощностью, которую может выдавать ваш инвертор, и познакомимся с концепцией ограничения инвертора.

Соотношение постоянного и переменного тока

Соотношение постоянного и переменного тока, также известное как коэффициент нагрузки инвертора (ILR), определяется как отношение установленной мощности постоянного тока к номинальной мощности переменного тока инвертора. Часто имеет смысл увеличить размер солнечной батареи, чтобы соотношение постоянного и переменного тока было больше 1 .Это позволяет получить больше энергии, когда производительность ниже номинальной мощности инвертора, что обычно бывает в течение большей части дня.

На следующем рисунке показано, что происходит, когда соотношение постоянного и переменного тока силового инвертора недостаточно велико для обработки более высокой выходной мощности в полдень.

Потеря мощности из-за ограничения выходного переменного тока инвертора называется ограничением инвертора (также известное как ограничение мощности).

Рисунок 1: Выход переменного тока инвертора в течение дня для системы с низким соотношением постоянного и переменного тока (фиолетовая кривая) и высоким соотношением постоянного и переменного тока (зеленая кривая).Диаграмма представляет собой идеализированный случай; на практике выходная мощность значительно варьируется в зависимости от погодных условий.

Как предотвратить отсечение инвертора

Хотя увеличение размера солнечной батареи по сравнению с номиналом инвертора может помочь вашей системе улавливать больше энергии в течение дня, этот подход не обходится без затрат.

«Либо потратьте деньги на дополнительный инвертор, либо потеряйте энергию из-за ограничения инвертора».

На рисунке 1 также показан эффект, называемый ограничением инвертора, иногда называемый ограничением мощности.Когда точка максимальной мощности постоянного тока (MPP) солнечной батареи — или точка, в которой солнечная батарея вырабатывает наибольшее количество энергии — превышает номинальную мощность инвертора, «дополнительная» мощность, генерируемая массивом, «ограничивается. ”Инвертором, чтобы убедиться, что он работает в пределах своих возможностей.

Инвертор эффективно предотвращает достижение системой своего MPP, ограничивая мощность на уровне, указанном на паспортной табличке инвертора.

Чтобы предотвратить это, очень важно смоделировать ограничение инвертора для разработки системы с отношением постоянного и переменного тока больше 1, особенно в регионах, где часто наблюдается энергетическая освещенность, превышающая стандартные условия испытаний (STC), энергетическая освещенность 1000 Вт / м2. (более высокий уровень освещенности приводит к более высокой выходной мощности).

Управление энергетики и информации США (EIA) заявляет: «Для отдельных систем коэффициент нагрузки инвертора обычно составляет от 1,13 до 1,30».

Например, рассмотрим систему наземного монтажа, обращенную на юг, под углом 20 ° в Северной Каролине (35,37 ° широты) с центральным инвертором мощностью 100 кВт. Если мы спроектируем систему с соотношением постоянного и переменного тока, равным 1, она никогда не будет срезаться; однако мы также не будем полностью использовать мощность переменного тока инвертора. У нас есть два варианта. Либо потратите деньги на дополнительный инвертор , либо потеряете урожай энергии из-за ограничения инвертора.

Знание того, сколько энергии ограничено, позволяет проектировщику понять, насколько эффективна схема увеличения размера для увеличения сбора энергии, и в конечном итоге определить, какая конфигурация системы является наиболее рентабельной.

В таблице ниже показаны три отношения постоянного тока к переменному току и их расчетные потери на ограничение.

Соотношение постоянного и переменного тока Годовое производство энергии переменного тока Потери энергии на отсечение
1,0 163.06 МВтч 0,0 МВтч
1,3 193,86 МВтч 1,8 МВтч (0,9%)
1,5 217,24 МВтч 11,0 МВтч (4,8%)

Таблица 1: Годовое производство энергии инвертором мощностью 100 кВт в зависимости от соотношения постоянного и переменного тока. По мере увеличения отношения постоянного и переменного тока увеличивается выход переменного тока и ограниченная энергия.

Программное обеспечение

Aurora для проектирования и продажи солнечных батарей автоматически учитывает ограничение инвертора при моделировании производительности.Наша диаграмма потерь в системе автоматически рассчитывает количество энергии, которое ограничивается в течение года, и процент от общей энергии, который это количество представляет. Отчет Aurora о проверке NEC гарантирует, что проекты соответствуют требованиям кода и имеют соответствующий размер, поэтому установщики могут быть уверены в своей работе.

Прочие факторы

Микроинверторы

Микроинвертор — это устройство, которое преобразует выход постоянного тока солнечных модулей в переменный ток, который можно использовать в домашних условиях. Как следует из названия, они меньше, чем типичный инвертор, размером примерно с маршрутизатор WiFi.Микроинверторы обычно размещаются под каждой солнечной панелью из расчета один микроинвертор на каждые 1-4 панели.

Преимущества использования микропреобразователей:

  • Более высокий выход : Выход инверторов цепочки ограничен наименее эффективной панелью в цепочке. Напротив, в микроинверторах используется параллельная схема, поэтому они не ограничиваются наименее производительной панелью.
  • Более точный мониторинг : Поскольку микроинверторы связаны с отдельными или сгруппированными солнечными панелями, пользователи имеют детальный доступ к производственному мониторингу для каждой панели, а не для всей системы.
  • Более простое расширение : Масштабирование фотоэлектрической системы так же просто, как добавление одного микроинвертора на каждые 1-4 новых панели, добавляемых к системе.
  • Быстрое отключение : Микроинверторы можно быстро выключить, что является важным требованием в новых электротехнических правилах в случае аварии или срочного обслуживания.
  • Увеличенный срок службы: Микроинверторы могут иметь до 25 лет гарантии по сравнению с 8–12 годами для стандартных инверторов.

С другой стороны, к минусам можно отнести:

  • Более высокая стоимость приобретения: В среднем, микроинверторы могут быть более чем на 1000 долларов дороже, чем струнные инверторы для типичной установки в жилых помещениях мощностью 5 кВт.
  • Сложнее обслуживать или заменять : Отремонтировать или заменить вышедший из строя микроинвертор сложнее, так как вам нужно будет подняться на крышу, поработать со стойкой и отвинтить панель, чтобы получить доступ к устройству.

Подводя итог, микроинверторы лучше всего использовать в местах, где панели имеют разную ориентацию, имеют проблемы с затенением (так что наименее эффективная панель не влияет на выход всей системы), имеют хорошие шансы на масштабирование в в будущем, и если местный электротехнический кодекс требует возможности быстрого отключения.

Чтобы узнать больше о силовой электронике на уровне модулей, ознакомьтесь с нашей статьей Силовая электроника на уровне модулей (MLPE) для солнечной конструкции: Праймер

Какое входное напряжение мне нужно?

Входное напряжение инвертора зависит от его номинальной мощности. Для инверторов с относительно низкой номинальной мощностью, например 100 Вт, существует три входных напряжения: 12 В, 24 В или 48 В. Вы можете выбрать напряжение в зависимости от ваших потребностей в электроэнергии, но учтите, что:

  • Солнечная панель, инвертор и аккумуляторная батарея должны иметь одинаковое входное напряжение
  • На рынке нет батарей на 24 В, они создаются путем последовательного соединения двух батарей на 12 В

Что такое инверторное стекирование?

Пакетирование инверторов — это практика подключения двух или более инверторов для увеличения выходного напряжения или мощности.Это может быть сделано только в том случае, если инверторы, устанавливаемые в стек, совместимы, поэтому очень важно проверить спецификации производителя, чтобы гарантировать совместимость инверторов.

При последовательном подключении увеличивает выходное напряжение системы. При параллельном подключении получается увеличение мощности в ваттах.

Следует отметить, что самый большой аккумуляторный инвертор на 48 В имеет максимальную мощность в 60 кВт. Хотя обычно этого более чем достаточно для электроснабжения жилых помещений, для превышения 60 кВт потребуется переключение на инвертор с более высоким напряжением.

Основные выводы

  • Превышение мощности солнечной батареи по сравнению с номиналом инвертора (отношение постоянного и переменного тока больше единицы) позволяет увеличить сбор энергии в течение большей части дня, особенно утром и ближе к вечеру.
  • Когда массив постоянного тока вырабатывает больше энергии, чем рассчитан для инвертора, инвертор ограничивает избыточную мощность и ограничивает свою выходную мощность на уровне номинальной мощности (эффект, известный как ограничение инвертора).
  • Альтернативный подход к увеличению выработки энергии без ограничения инвертора — включение другого инвертора.Решая, какой подход выбрать, проектировщики должны учитывать компромисс между стоимостью покупки и установки дополнительного инвертора по сравнению со стоимостью энергии, которая будет потеряна из-за ограничения инвертора, если они увеличат размер солнечной батареи.
  • При оценке выработки энергии в проекте солнечной энергетики важно, чтобы при моделировании производительности учитывались ограничения инвертора (как это делает автоматически Aurora), чтобы результаты производства точно отражали размер системы в проекте.

~~~
Хотите быть в курсе наших последних статей? Нажмите здесь, чтобы подписаться на наш блог!

Общие сведения о соотношении постоянного и переменного тока — База знаний HelioScope

Распространенным источником путаницы при проектировании солнечных систем является взаимосвязь между фотоэлектрическими модулями, инверторами и их номинальной мощностью на «паспортной табличке».

Часто можно встретить систему, созданную с фотоэлектрической системой с номинальной мощностью, превышающей номинальную мощность инвертора. Например, обычно можно увидеть модульную систему постоянного тока мощностью 9 кВт в паре с инвертором переменного тока мощностью 7,6 кВт. На первый взгляд может показаться, что инвертор малоразмерен и, следовательно, является ограничивающим фактором в системе, создающей мощность, но на самом деле это нормальное соотношение фотоэлектрической мощности к мощности инвертора.

Давайте подробно рассмотрим, почему это так.2 и 25 ° C, и это более идеальный вариант, чем типичные реальные условия. Таким образом, солнечная система будет производить на полную мощность 9 кВт только в редких случаях, если вообще когда-либо, причем в большинстве дней намного меньше.

Модули производим, инверторы технологические

Инвертор имеет единственную цель — преобразовывать электричество, производимое фотоэлектрической батареей, из постоянного тока в переменный, чтобы электричество можно было использовать в собственности. Таким образом, паспортная табличка инвертора — это его способность обрабатывать мощность фотоэлектрической батареи.Например, инвертор мощностью 7,6 кВт может производить до 7,6 кВт переменного тока.

Массив мощностью 9 кВт редко является источником мощности 9 кВт

Солнечная батарея постоянного тока мощностью 9 кВт редко вырабатывает такую ​​мощность. На приведенной ниже диаграмме фактически показано ~ 4500 часов работы для стандартной солнечной батареи, причем каждый час представлен в виде тонкого вертикального среза. Обратите внимание, как редко массив вырабатывает более 80% или 90% номинальной мощности постоянного тока модулей.

Поскольку фотоэлектрическая матрица редко вырабатывает мощность для своей мощности STC, общепринятая практика и часто экономически выгодна, чтобы размер инвертора был меньше, чем фотоэлектрическая матрица.Это отношение фотоэлектрической мощности к мощности инвертора измеряется как отношение постоянного / переменного тока. В исправной конструкции отношение постоянного / переменного тока обычно составляет 1,25. Причина этого в том, что менее 1% энергии, производимой фотоэлектрической батареей на протяжении всего срока ее службы, будет приходиться на мощность, превышающую 80% мощности. Таким образом, фотоэлектрическая батарея мощностью 9 кВт в паре с инвертором переменного тока мощностью 7,6 кВт будет иметь идеальное соотношение постоянного и переменного тока с минимальными потерями мощности.

Потери на клиппирование и соотношение постоянного и переменного тока

Когда соотношение постоянного и переменного тока в солнечной системе слишком велико, вероятность того, что фотоэлектрическая батарея будет производить больше энергии, чем может выдержать инвертор, возрастает.В случае, если фотоэлектрическая матрица выдает больше энергии, чем может обработать инвертор, инвертор снизит напряжение электричества и снизит выходную мощность. Эта потеря мощности известна как «отсечение». Например, при соотношении постоянного и переменного тока 1,5, вероятно, потери на ограничение будут составлять 2-5%. Не такие большие, как другие потери, но все же заметный эффект.


Что произойдет, если я увеличу емкость переменного тока (постоянный / переменный ток <1)?

Если отсутствуют потери на ограничение, увеличение размера инвертора без увеличения емкости модулей не приведет к увеличению выходной энергии.Во многих случаях массив модулей постоянного тока мощностью 9 кВт с инвертором переменного тока 7,6 кВт будет производить столько же мощности, что и соединение массива с инвертором переменного тока 10 кВт. С инвертором увеличенного размера у вас будет больше возможностей для преобразования постоянного тока в переменный, но если вы не планируете добавлять больше фотоэлектрических модулей позже, такой инвертор, скорее всего, будет ненужной покупкой.


Сценарий Стандартный Агрессивный Консервативный
Размер массива PV 9 кВт 9 кВт 9 кВт
Размер преобразователя 7.6 кВт 6 кВт 10 кВт
Соотношение постоянного и переменного тока 1,18 1,50 0,90
Потери при клипировании 0,1% 2,2% 0,1%
Выход энергии 13,882 кВтч 13,582 кВтч 13,882 кВтч

В заключение, обычной практикой является максимально возможное соотношение постоянного и переменного тока без значительных потерь на ограничение.

Управление питанием — Решения для преобразования переменного тока в постоянный

VIPER22ADIP-E

26M4826

ИС автономного коммутатора переменного / постоянного тока, семейство VIPerPlus, 195 — 265 В переменного тока, 60 кГц, 20 Вт, DIP-8

СТМИКРОЭЛЕКТРОНИКА

ПЕРВИЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ИИП, 8-DIP; Входное напряжение переменного тока Мин .: 195 В; Максимальное входное напряжение переменного тока: 265 В; Тип корпуса преобразователя переменного / постоянного тока: DIP; Нет.контактов: 8 контактов; Номинальная мощность: 20 Вт; Топология:-; Минимальная рабочая температура: -40 ° C; Максимальная рабочая температура: 150 ° C Соответствие RoHS: Да

8 583 в наличии + Проверьте запасы и сроки поставки

Доставка 2-4 рабочих дня
(UK Stock)

На неделе, начинающейся 27.12.21, доступно больше запасов

Каждый

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.
Запрещенный товар

Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании.

Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин .: 1 Mult: 1

ICE3B0365JFKLA1

78X5177

AC / DC CONV, обратная передача, от -40 до 150 ° C

INFINEON

AC / DC CONV, ОТКРЫТЬ, -40 ДО 150 ° C; Входное напряжение переменного тока Мин .: 85 В; Максимальное входное напряжение переменного тока: 265 В; Тип корпуса преобразователя переменного / постоянного тока: DIP; Нет.контактов: 8 контактов; Номинальная мощность: 10 Вт; Топология: обратный ход; Минимальная рабочая температура: -40 ° C; Ассортимент продукции: — Соответствует RoHS: Да

1,684 в наличии + Проверьте запасы и сроки поставки

Доставка 2-4 рабочих дня
(UK Stock)

На неделе, начинающейся 23.05.22, доступно больше запасов

Каждый

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.
Запрещенный товар

Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании.

Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин .: 1 Mult: 1

LNK304PN

47Y1036

Автономный коммутатор AC-DC, интегрированный полевой МОП-транзистор, 85–265 В переменного тока на входе, 66 кГц, выход 120 мА, DIP-7

СИЛОВЫЕ ИНТЕГРАЦИИ

AC / DC CONV, BUCK-BOOST / FLYBACK, DIP-7; Входное напряжение переменного тока Мин .: 85 В; Максимальное входное напряжение переменного тока: 265 В; Тип корпуса преобразователя переменного / постоянного тока: DIP; Нет.контактов: 7 контактов; Оценка питания:-; Топология: Buck, Buck-Boost, Flyback; Рабочая температура Мин .: -40 ° C Соответствие RoHS: Да

Доступно для обратного заказа

+ Проверьте запасы и сроки поставки

Доставка 2-4 рабочих дня
(UK Stock)

На неделе, начинающейся 02.05.22, доступно больше запасов

Каждый

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.
Запрещенный товар

Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании.

Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин .: 1 Mult: 1

NCP1075STCT3G

37X6670

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ AC-DC, 6.1В-8,6В, СОТ-223-4

ONSEMI

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ AC-DC, 6.1В-8.6В, СОТ-223-4; Входное напряжение переменного тока Мин .: 85 В; Максимальное входное напряжение переменного тока: 265 В; Тип корпуса преобразователя переменного тока в постоянный: SOT-223; Количество контактов: 4 контакта; Номинальная мощность: 10 Вт; Топология: обратный ход; Минимальная рабочая температура: -40 ° C; Соответствие требованиям RoHS при эксплуатации: Да

Доступно для обратного заказа

+ Проверьте запасы и сроки поставки

Доставка 2-4 рабочих дня
(UK Stock)

На неделе, начинающейся 22.03.22, доступно больше запасов

Каждый (поставляется на отрезанной ленте)

Доставка в течение 2-4 рабочих дней с нашего склада в Великобритании для товаров, имеющихся в наличии.
Запрещенный товар

Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании.

Минимальный заказ 5 шт. Только кратное 5 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин .: 5 Mult: 5

TNY278GN

24M8729

Автономный коммутатор переменного / постоянного тока, семейство TinySwitch-III, 85 — 265 В переменного тока, 132 кГц, 28 Вт, SMD-8

СИЛОВЫЕ ИНТЕГРАЦИИ

AC / DC CONV, FLYBACK, SMD-8; Входное напряжение переменного тока Мин .: 85 В; Максимальное входное напряжение переменного тока: 265 В; Тип корпуса преобразователя переменного / постоянного тока: SMD; Нет.контактов: 8 контактов; Номинальная мощность: 21,5 Вт; Топология: обратный ход; Минимальная рабочая температура: -40 ° C; MSL: MSL 4 — 72 часа Соответствие RoHS: Да

Больше не доступно

Каждый

Запрещенный товар

Этот товар был ограничен для покупки администратором вашей компании.

Минимальный заказ от 1 шт. Только кратное 1 Пожалуйста, введите действительное количество

Добавлять

Мин .: 1 Mult: 1

LNK304DN

58M8033

Микросхема автономного коммутатора переменного / постоянного тока, понижающее усиление, обратный ход, 85-265 В переменного тока, 66 кГц, выход 170 мА, 80 мВт, SOIC-8

СИЛОВЫЕ ИНТЕГРАЦИИ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, 120 мА, SOIC-8; Входное напряжение переменного тока Мин .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *