Выпрямители переменного тока

Области применения преобразователей электрического тока

Постоянный ток используют в транспорте, в электрохимии, в электроприводах и т. д. Такой вид потребления электрической энергии составляет 25% от мощности потребляемого переменного тока.

В технике всегда возникает необходимость плавного регулирования скорости вращения механических устройств или изменения потребляемой мощности:

• — регулирование освещения в помещениях,
• — вариация скоростью вращения швейных машин,
• — программное изменение скорости вращения металлообрабатывающих центров и т. п.

Выпрямители предназначены для питания электрических устройств, принцип работы которых основан на использовании источников постоянного тока. К таким устройствам относятся все радиотехнические устройства связи промышленного и бытового назначения, электропитание автономных передвижных механизмов, промышленных установок гальваностегии, гальванопластики, электролиза и многое другое.

В зависимости от мощности, выдаваемой выпрямителями, их условно делят на выпрямители малой, средней и большой мощности. Выпрямители малой мощности потребляют ток до 10 А, средней мощности от 10 до 100 А и выпрямители большой мощности потребляют ток 100 и более ампер.

Кроме выпрямителей в настоящее время существует большой класс инверторов, которые преобразуют источник тока в ток переменной частоты. Хотя ранее эта проблема была связана с накоплением энергии от сети переменного тока в источник хранения энергии постоянного тока, и в часы пиковой нагрузки эта энергия перекачивается в сеть переменного тока. Такие устройства получили название инвертора ведомого сетью. Для питания автономных электротехнических устройств переменного тока получили распространения автономные инверторы, которые преобразуют энергию источника постоянного тока в энергию переменного тока с нужной частоты. В последнее время они нашли применение и в бытовой технике. Так в лампах освещения используются системы питания, в которых вырабатывается переменный ток частоты несколько десятков килогерц. Такие источники питания позволили сократить потребляемую мощность в несколько раз при сохранении мощности излучаемого светового потока.

Конструкция этих выпрямителей и инверторов практически одна и та же. Поведение вентилей в таких устройствах разная, потому что магнитный поток рассеяния трансформатора, который частично замыкается не через магнитопровод, а через воздух, при больших токах в обмотках способен наводить дополнительную ЭДС, которая сильно влияет на процесс открытия и на процесс закрытия вентилей. Это в свою очередь изменяет КПД выпрямителя и учитывается, при использовании управляемых вентилей в процессе выборе системы управления вентильными преобразователями.

Силовая техника подразумевает использование цепей больших токов, составляющих десятки и сотни ампер. Такие токи способна обеспечить силовая электроника, которая дает промышленности ртутные вентили, магнитные усилители, тиратроны, сильно точные полупроводниковые приборы: тиристоры, симисторы.

Использование полупроводниковых приборов позволило:

• — уменьшить вес преобразователей в 3.7 раз (э дало возможность обходится без подъемных устройств перемещения или установки преобразователей),
• — увеличить КПД в среднем на 10.40%;
• — отказаться от сложного водяного или масляного охлаждение вентилей;
• — получить большую экономию электроэнергии. Так внедрение силовых полупроводников в систему управления насосами и компрессорами дало экономию энергии на 30%, в транспорте 20.30%, в приводах производств, производящих бумагу, 14% и т. д.

Полупроводниковая силовая техника позволила:

• — создать безинерционные преобразователи,
• — увеличила долговечность устройств в несколько раз,
• — повысила надежность установок,
• — позволила создавать преобразователи для необычайно широкого диапазона преобразователей по мощности. Так в бытовой техники преобразователи имеют мощность от 100 Вт, а в промышленности до нескольких мегаватт.

В настоящее время полупроводниковые преобразователи обслуживают:

• — бытовую технику,
• — технику сферы обслуживания населения,
• — насосные станции водоснабжения и электростанций,
• — мельницы по переработки зерна,
• — цементные заводы, электротранспорт,
• — текстильную промышленность, центры проката металла, где потребляется мощность от 20 до 40 МВт (порядка 3000 электродвигателей),
• — уменьшить стоимость преобразователя по сравнению с преобразователями на ртутных вентилях.

Материал располагается в следующей последовательности.

В начале дается классификация вентильных преобразователей и основных блоков, используемых в различных преобразователях, в том числе и в системах управления вентильными преобразователями.

Во второй части материалы рассмотрен принцип работы и свойства выпрямителе малой мощности. Вначале даются выпрямители неуправляемые, затем выпрямители управляемые. Рекомендуем читателю только после изучения (или просмотра) этого материала переходит к материалу, посвященному выпрямителям большой мощности. Это необходимо потому, что процессы, изученные в выпрямителях малой мощности, остаются и в выпрямителях большой мощности, потому им практически уже не уделяется внимания. Основной акцент здесь сделан на коммутацию вентилей в неуправляемых и управляемых выпрямителях. Этот акцент очень важен для перехода к инверторам, ведомым сетью, без него трудно будет понять принцип работы инвертора. После детального рассмотрения этих устройств читатель получает представление о работе многофазных преобразователя в той же последовательности, какая нами предложена для однофазных преобразователей. Продолжать в процессе набора материала.