Konwersja energii elektrycznej - Electric power conversion

We wszystkich dziedzinach elektrotechniki , konwersja moc jest proces przekształcania energii elektrycznej z jednej formy do drugiej. Przekształtnik mocy jest elektryczne lub elektromechaniczne urządzenie do przetwarzania energii elektrycznej. Przetwornica mocy może przekształcić prąd przemienny (AC) w prąd stały (DC) i odwrotnie; zmień napięcie lub częstotliwość prądu lub wykonaj kombinację tych czynności. Przetwornica mocy może być tak prosta, jak transformator, lub może być znacznie bardziej złożonym systemem, takim jak przetwornik rezonansowy . Termin ten może również odnosić się do klasy maszyn elektrycznych, który jest używany do przekształcenia jednej częstotliwości z prądu zmiennego na inny. Systemy konwersji mocy często obejmują redundancję i regulację napięcia .

Przetworniki mocy są klasyfikowane na podstawie rodzaju konwersji mocy, którą wykonują. Jednym ze sposobów klasyfikacji systemów konwersji mocy jest zależność od tego, czy wejście i wyjście to prąd przemienny, czy prąd stały. Wreszcie, zadaniem wszystkich przetwornic mocy jest  przetwarzanie i sterowanie przepływem energii elektrycznej poprzez dostarczanie napięć i prądów w formie optymalnie dostosowanej do obciążeń użytkownika .

Konwersja mocy DC

DC do DC

Następujące urządzenia mogą konwertować prąd stały na prąd stały:

DC do AC

Następujące urządzenia mogą konwertować prąd stały na prąd przemienny:

Konwersja zasilania AC

AC na DC

Następujące urządzenia mogą konwertować prąd zmienny na prąd stały:

AC do AC

Następujące urządzenia mogą konwertować prąd zmienny na prąd przemienny:

Inne systemy

Istnieją również urządzenia i metody konwersji między systemami elektroenergetycznymi zaprojektowanymi do pracy jedno- i trójfazowej.

Standardowe napięcie i częstotliwość zasilania różnią się w zależności od kraju, a czasem w obrębie kraju. W Ameryce Północnej i północnej Ameryce Południowej jest to zwykle 120 V, 60  Hz (Hz), ale w Europie, Azji, Afryce i wielu innych częściach świata jest to zwykle 230 V, 50 Hz. Samoloty często wykorzystują wewnętrznie moc 400 Hz, więc konwersja częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz na 400 Hz jest potrzebna do wykorzystania w naziemnej jednostce napędowej używanej do zasilania samolotu, gdy znajduje się na ziemi. I odwrotnie, wewnętrzne wewnętrzne zasilanie 400 Hz można przekształcić na 50 Hz lub 60 Hz w celu zapewnienia wygodnych gniazd zasilania dostępnych dla pasażerów podczas lotu.

Niektóre wyspecjalizowane obwody można również uznać za konwertery mocy, takie jak podsystem transformatora typu flyback zasilający CRT , generujący wysokie napięcie przy około 15 kHz.

Elektronika użytkowa zwykle zawiera zasilacz prądu przemiennego (rodzaj zasilacza ) do konwersji prądu zmiennego napięcia sieciowego na prąd stały o niskim napięciu odpowiedni do wykorzystania przez mikrochipy. Konsumenckie konwertery napięcia (znane również jako „konwertery podróżne”) są używane podczas podróży między krajami, w których stosuje się zasilanie sieciowe ~ 120 V w porównaniu z ~ 240 V AC. (Istnieją również „adaptery” konsumenckie, które po prostu tworzą połączenie elektryczne między dwiema różnie ukształtowanymi wtyczkami i gniazdami prądu zmiennego , ale nie zmieniają one ani napięcia, ani częstotliwości).

Dlaczego warto używać transformatorów w przetwornicach mocy

Transformatory są stosowane w przetwornicach mocy w celu włączenia:

  • Izolacja elektryczna
  • Obniżanie lub zwiększanie napięcia

Obwód wtórny pływa, kiedy dotykasz obwodu wtórnego, po prostu przeciągasz jego potencjał do potencjału twojego ciała lub potencjału ziemi. Przez twoje ciało nie będzie płynął żaden prąd. Dlatego możesz bezpiecznie używać swojego telefonu komórkowego podczas ładowania, nawet jeśli Twój telefon komórkowy ma metalową obudowę i jest podłączony do obwodu wtórnego.

Pracując z dużą częstotliwością i dostarczając niewielką moc, przetwornice mocy mają znacznie mniejsze transformatory w porównaniu z transformatorami o częstotliwości podstawowej i dużej mocy. Zwykle w systemach elektroenergetycznych transformatory przesyłają moc jednocześnie, bez opłat! Prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora pełni dwie role:

  • Ustala wzajemny strumień zgodnie z prawem Ampera.
  • Równoważy efekt rozmagnesowania prądu obciążenia w uzwojeniu wtórnym.

Transformator konwertera Flyback działa inaczej, jak cewka indukcyjna. W każdym cyklu transformator przekształtnika typu flyback jest najpierw ładowany, a następnie oddaje swoją energię do obciążenia. Odpowiednio, szczelina powietrzna transformatora przekształtnika typu flyback ma dwie funkcje. Nie tylko określa indukcyjność, ale także magazynuje energię. W przypadku konwertera typu flyback, szczelina transformatora może pełnić funkcję przenoszenia energii poprzez cykle ładowania i rozładowywania.

Względna przepuszczalność rdzenia może wynosić> 1000, a nawet> 10000. Chociaż szczelina powietrzna ma znacznie niższą przepuszczalność, odpowiednio ma wyższą gęstość energii.

Zobacz też

Bibliografia

  • Abraham I. Pressman (1997). Projekt zasilacza impulsowego . McGraw-Hill. ISBN   0-07-052236-7 .
  • Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins (2002). Energoelektronika: konwertery, aplikacje i projektowanie . Wiley. ISBN   0-471-22693-9 .
  • Fang Lin Luo, Hong Ye, Muhammad H. Rashid (2005). Cyfrowa energoelektronika i aplikacje . Elsevier. ISBN   0-12-088757-6 .
  • Fang Lin Luo, Hong Ye (2004). Zaawansowane konwertery DC / DC . CRC Press. ISBN   0-8493-1956-0 .
  • Mingliang Liu (2006). Demistyfikujące obwody z przełączanymi kondensatorami . Elsevier. ISBN   0-7506-7907-7 .

Linki zewnętrzne