Содержание

Как преобразовать постоянный ток в переменный. Как из постоянного тока сделать переменный?

Cтраница 1

Преобразование постоянного тока в переменный в динамическом конденсаторе осуществляется за счет периодически изменяющейся емкости конденсатора при колебании одной из пластин.  

Преобразование постоянного тока в переменный называется инвертированием, а устройство, выполняющее такую функцию, – инвертором.  

Преобразование постоянного тока в переменный и модуляция сигналов переменного тока. Для усиления постоянного напряжения обычно используются усилители с непосредственной гальванической связью между каскадами. Существенным недостатком всех усилителей постоянного тока является дрейф нуля. Наличие дрейфа нуля и трудности непосредственного усиления малых постоянных напряжений явились причиной возникновения ряда схем усилителей с преобразованием постоянного напряжения в переменное и усилением последнего с помощью усилителя переменного тока. В качестве преобразователей применяются механические, микрофонные, электронные и другие устройства.

Преобразование постоянного тока в переменный ток осуществляется путем периодического прерывания цепи питания нагрузки. Если уровень выходного напряжения преобразователя отличается от уровня входного напряжения постоянного тока, нагрузка включается через трансформатор.  

Преобразование постоянного тока в переменный и обратное преобразование.  

Преобразование постоянного тока в переменный (инвертирование) может осуществляться при помощи электрических вентилей, проводимостью которых можно управлять. Для этой цели используются тиристоры. Как было показано, выпрямитель е фазовым управлением и ведомый сетью инвертор (инвертор, частота тока в котором соответствует частоте сети и Р0 Рин) работают одинаково и любой из этих режимов может быть осуществлен в одной и той же схеме. При работе как выпрямитель устройство передает энергию в нагрузку постоянного тока. Когда оно работает как инвертор, источник постоянного напряжения нужен, чтобы создать ток в устройстве и передать мощность на сторону переменного тока, инверторный режим наступает при а 90 ч – 180 эл.

Ведомый сетью (неавтономный) инвертор используется при реостатных испытаниях тепловозов с рекуперацией энергии. Подобные установки о каждым годом находят все большее распространение.  

Преобразование постоянного тока в переменный производится конденсатором, емкость к-рого периодически изменяется (напр.  

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

“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.

Инструкция

Для начала нам нужно разобраться, что такое электрический ток и чем переменный ток отличается от постоянного. Упорядоченное движение заряженных частиц называют электрическим током. В постоянном электрическом токе через сечение проводника за одинаковые интервалы времени проходит одинаковое количество заряженных частиц. А вот в переменном токе количество этих частиц за одинаковые интервалы времени всегда разное.

А вот теперь можно преступать непосредственно к преобразованию переменного тока в постоянный, в этом нам поможет устройство под названием «диодный мост». Диодный мост или мостовая схема – одно из самых распространённых устройств для выпрямления переменного тока .
Изначально она была разработана с применением радиоламп, но считалась сложным и дорогим решением, вместо неё применялась более примитивная схема со сдвоенной вторичной обмоткой в питающем выпрямитель трансформаторе. Сейчас, когда полупроводники очень дёшевы, в большинстве случаев применяется именно мостовая схема. Но использование данной схемы не гарантирует 100% выпрямления тока , поэтому в схему можно дополнить фильтром на конденсаторе, а также, возможно, дросселем и стабилизатором напряжения. Теперь, на выходе нашей схемы, как результат мы получаем постоянный ток

Чтобы получить постоянный ток , достаточно взять обычный элемент питания. Напряжение такого источника ток а, как правило, стандартное – 1,5 Вольта. Соединив последовательно несколько таких элементов, можно получить батарею с напряжением, пропорциональным количеству таких элементов. Для получения постоянного ток а можно также воспользоваться зарядным устройством от мобильного телефона (5 В) или автомобильным аккумулятором (12В). Однако, если необходимо получить нестандартное напряжение, например, 42 В, то придется соорудить самодельный выпрямитель с простейшим фильтром питания.

Вам понадобится

  • Понижающий трансформатор 220 в./42в.
  • Сетевой шнур с вилкой
  • Диодный мост PB-6
  • Электролитический конденсатор 2000 мкФ×60в
  • Паяльник, канифоль, припой, соединительные провода.

Инструкция

Соберите выпрямитель по изображенной на рисунке схеме:

Чтобы правильно собрать и использовать такое устройство, необходимы минимальные знания о происходящих в приборе процессах. Поэтому, внимательно ознакомьтесь со схемой и принципами работы выпрямителя.Схема действия диодного моста, объясняющая принцип его работы: Во время положительного полупериода (мелкий штрих пунктир) ток движется по правому верхнему плечу моста к положительному выводу, через нагрузку поступает на левое нижнее плечо и возвращается в сеть. Во время отрицательного полупериода (крупный штрих пунктир) ток течет по другой паре диодов выпрямительного моста. Здесь Тр. – трансформатор, понижает напряжение с 220 до 42 Вольт, гальванически разделяет высокое и низкое напряжение. Д – диодный мост, выпрямляет переменное напряжение, поступившее с трансформатора. Цифрой 1 обозначена первичная (сетевая) обмотка трансформатора, цифрой 2 – вторичная (выходная) обмотка трансформатора.

Подсоедините к первичной обмотке трансформатора сетевой шнур с вилкой. Двумя проводами соедините два вывода вторичной обмотки трансформатора с двумя входными выводами диодного моста. Вывод диодного моста с маркировкой «минус» припаяйте к отрицательному выводу конденсатора.

Отрицательный вывод конденсатора обозначен на его корпусе светлой полосой со знаком «минус». К этому же выводу припаяйте провод синего цвета. Это будет отрицательный выход выпрямителя. Вывод диодного моста со знаком «плюс» припаяйте ко второму выводу конденсатора вместе с проводом красного цвета. Это будет положительный вывод выпрямителя. Перед включением тщательно проверьте правильность монтажа – ошибки здесь не допустимы.

Видео по теме

Полезный совет

Конденсатор играет роль фильтра питания, сглаживая пульсации, оставшиеся после выпрямления диодным мостом переменного тока.

Для зарядки аккумулятора накала применяется зарядное устройство, которое можно приобрести в торговой сети или же сделать своими руками, потратив при этом минимум средств, да и времени.

Вам понадобится

  • Полулитровая стеклянная банка, алюминиевая и свинцовая пластина, резиновая трубка, крышка с отверстием посередине.

Инструкция

Возьмите стакан или полулитровую стеклянную банку , алюминиевую и свинцовую пластины размером 40х100 мм и резиновую трубку диаметром 2 см. Отрежьте от резиновой трубки кольцо длиной 2 см, натяните его на алюминиевую пластину, на уровень электролита . Это необходимо, так как при работе выпрямителя электролит сильно разъедает алюминий у самой поверхности раствора. Резина предохраняет его от коррозии и тем самым дает возможность выпрямителю работать значительно дольше.

Используйте в качестве электролита раствор двууглекислого натра (питьевая сода). Возьмите соду из расчета 5-7 гр. на 100 мл воды. В данном выпрямителе положительным полюсом будет алюминий, отрицательным – свинец . При включении прибора в обычную городскую сеть переменного тока свинцовой пластиной, через выпрямитель пойдет ток. Но пойдет он только в одном направлении. На алюминиевой пластине в это время постоянно будет положительный полюс напряжения .Если в сеть включить алюминиевую пластину, то на свинцовой пластине постоянно будет отрицательный полюс напряжения. Получится однополупериодный выпрямитель , потому что через него проходит электрический ток только одного полупериода. В первом случае, например, через прибор будет проходить ток только положительного направления.

Для полного использования напряжения применяют двухполупериодные выпрямители. Их нужно составить из двух или четырех элементов, в зависимости от требуемой для зарядки силы тока. А подключаются они в обе фазы электросети.При включении прибора в сеть переменного тока примените предохранители . Регулировку напряжения, которое подается на зарядку , можно произвести при помощи реостата, который позволит “гасить” лишнее напряжение в цепи и соответственно создаст нормальные условия для зарядки аккумулятора .

Видео по теме

Обратите внимание

Для зарядки аккумуляторов накала целесообразно использовать выпрямитель из 4 элементов, так как для снятия силы тока в один ампер требуется выпрямитель с площадью алюминиевой пластины в 100 кв. см.

Полезный совет

Сила зарядного тока аккумуляторов должна составлять 0,1% от его емкости.

Источники:

  • Выпрямитель для зарядки аккумулятора

Если вы решили самостоятельно изготовить трансформатор, то вам необходимо знать некоторые вещи об этом устройстве, в том числе и как рассчитать ток в трансформаторе , о чем и пойдет речь ниже.

Инструкция

Узнайте, если вам до этого было неизвестно, максимальный ток нагрузки и напряжение на вторичной обмотке.
Умножьте ток максимальной нагрузки (в амперах) на коэффициент 1,5 – узнаете обмотку второго трансформатора (в амперах).

Рассчитайте мощность , расходуемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора. Для этого, умножьте напряжение вторичной обмотки на максимальный ток , который проходит через нее.
Подсчитайте мощность трансформатора. Чтобы узнать мощность следует умножить максимальную мощность на вторичной обмотке на 1,25.

Высчитайте величину тона на первичной обмотке . Для этого полученную в прошлом пункте мощность следует разделить на сетевое напряжение на первичной обмотке.
Рассчитайте параметры площади сердечника магнитного

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.
_


Работа и приложения преобразователя постоянного тока в переменный

В большинстве мини-электронные проекты преобразование постоянного напряжения в переменное – обычная проблема. В любой схеме мы можем наблюдать это, если спроектируем схему, которая принимает вход переменного тока и дает выход постоянного тока. Но, если мы хотим изменить схему с постоянного на переменный ток, используется схема преобразователя постоянного тока в переменный. Инвертор (преобразователь) часто требуется в цепях, например, где преобразование постоянного тока в переменное невозможно. Таким образом, для преобразования преобразователя постоянного тока в переменный используется схема инвертора.


Конвертер – это силовое электронное устройство, используемое для преобразования постоянного тока в переменный. Эти устройства используют коммутационные устройства. Преобразование постоянного тока в переменное может осуществляться между 12 В, 24 В, 48 В в 110 В, 120 В, 220 В, 230 В, 240 В с частотой питания 50 Гц / 60 Гц. Для лучшего понимания этой концепции вот простая схема преобразователя 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока, которая предназначена для преобразования постоянного тока в переменный.


Что такое преобразователь постоянного тока в переменный?

Преобразователи постоянного тока в переменный в основном предназначены для изменения постоянного тока. источник питания к источнику переменного тока. Здесь источник питания постоянного тока сравнительно стабилен, как и источник положительного напряжения, в то время как переменный ток колеблется примерно на уровне 0 В, обычно в синусоидальном или прямоугольном режиме.



Преобразователь постоянного тока в переменный

Общее инверторная технология в электронике используется для преобразования источника напряжения от батареи в сигнал переменного тока. Как правило, они работают от 12 вольт и обычно используются в таких областях, как автомобилестроение, свинцово-кислотные технологии, фотоэлектрические элементы , так далее.


К система катушек трансформатора Переключатель – это простая схема, используемая для инвертора. Типичный трансформатор может быть подключен к входу сигнала постоянного тока через переключатель, чтобы быстро возвращаться обратно. Из-за двунаправленного тока в первичной обмотке трансформатор сигнал переменного тока выводится через вторичные катушки.

Как сделать преобразователь постоянного тока в переменный?

Схема преобразователя постоянного тока в переменный ток с использованием транзисторов показана ниже. Основная функция схемы инвертора – генерировать колебания с заданным постоянным током и подавать их на первичную обмотку трансформатора путем увеличения тока. Это основное напряжение затем повышается до высокого напряжения в зависимости от количества витков в основной и вспомогательной катушках.

Принципиальная схема преобразователя 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока может быть построена с использованием простые транзисторы , и эту схему можно использовать для питания ламп мощностью до 35 Вт, хотя они могут быть разработаны для управления более мощными нагрузками за счет использования большего количества МОП-транзисторы .

Схема преобразователя постоянного тока в переменный с использованием транзисторов

Инвертор, выполненный в этой схеме, может быть прямоугольным, и он работает с такими устройствами, которым не нужна чистая синусоида переменного тока.

Компоненты, необходимые для построения цепи постоянного тока в переменный ток, в основном включают в себя батарею 12 В, транзисторы 2N2222, два полевых МОП-транзистора IRF 630, конденсаторы 2,2 мкФ, два резистора 12 кОм, два резистора на 680 Ом и центр нажат трансформатор (повышающий).

Схема работы

Цепь постоянного тока в переменный ток можно разделить на три части: усилитель, транзистор, осциллятор . Поскольку частота переменного тока составляет 50 Гц, используется генератор на 50 Гц. Это может быть достигнуто путем разработки нестабильного мультивибратора, который генерирует прямоугольный сигнал частотой 50 Гц. Генератор может быть сформирован с использованием резисторы как R1, R2, R3, R4, конденсаторы такие как C1, и C2, и транзисторы, такие как T2 и T3.

Каждый транзистор генерирует прямоугольные волны (инвертирующие), а частота определяется номиналами резистора и конденсатора. Частотная формула для генерируемой прямоугольной волны с нестабильный мультивибратор равно F = 1 / (1,38 * R2 * C1)

Инвертирующие сигналы генератора улучшаются с помощью двух силовых полевых МОП-транзисторов, таких как T1 и T4, и эти сигналы передаются на повышающий трансформатор через его центральный отвод, связанный с напряжением 12 В постоянного тока.

Ограничения преобразователя постоянного тока в переменный

Ограничения преобразователя постоянного тока в переменный включают следующее.

  • Использование транзисторов может снизить КПД схемы.
  • Использование переключающих транзисторов может вызвать перекрестные искажения в сигнале o / p. Но этот предел можно снизить до некоторого уровня, используя смещающие диоды.

Приложения для преобразования постоянного тока в переменный

Применения схемы преобразователя постоянного тока в переменный включают следующее.

  • Преобразователи постоянного тока в переменный используются в автомобиле для зарядки аккумуляторов.
  • Эти схемы в основном используются для управления маломощными Двигатели переменного тока и используется в солнечной энергетической системе.

Таким образом, речь идет о преобразователе постоянного тока в переменный. Их можно использовать в линиях передачи постоянного тока для передачи мощности нагрузкам. В источники бесперебойного питания , их можно использовать для преобразования постоянного тока в переменный. Конвертеры могут использоваться в отраслях, где единообразие является проблемой.

Почему мы требуем перехода с постоянного тока на переменный ток?

Большинство автомобилей питаются от аккумуляторной батареи 12 В. Но в некоторых случаях можно использовать аккумулятор на 24 В. Очень важно знать, что напряжение транспортного средства, поскольку номинальное напряжение выбранного инвертора должно равняться напряжению аккумулятора.

В любом слючае, батарея дает постоянный ток, что означает, что ток будет непрерывным от отрицательной клеммы аккумулятора к положительной клемме. В постоянном токе ток будет только в одном направлении. Постоянный ток чрезвычайно полезен, однако батареи обычно могут обеспечивать немного постоянного тока с низким напряжением. Некоторым устройствам для правильной работы требуется дополнительная мощность, чем может предложить DC.

Таким образом, это все о Преобразователь постоянного тока в переменный , как преобразовать постоянный ток в переменный. Преобразователь увеличивает постоянное напряжение, чтобы преобразовать его в переменный, прежде чем передавать его для подачи тока на устройство. В первую очередь они предназначались для обратного преобразование переменного тока в постоянный . Поскольку в основном эти преобразователи могут работать в противоположном направлении для достижения обратного эффекта, это называется инверторами.

Как построить преобразователь питания 120 В переменного тока в 12 В постоянного тока – Наука

Создание простого источника постоянного тока 12 В – отличный проект для новичков в электронике. Вы можете сделать это из нескольких недорогих компонентов и, когда закончите, использовать его для зарядки батарей, цепей питания или запуска двигателей. Схема состоит из трансформатора, выпрямителя, который преобразует переменный ток в постоянный ток, и конденсатора. Сборка силового преобразователя занимает от одного до двух часов.

1. Найдите первичные и вторичные наконечники на трансформаторе; они обычно находятся на противоположных сторонах устройства. Поместите трансформатор на доску для серфинга таким образом, чтобы основные выступы висели над ним или находились очень близко к левому краю платы.

2. Установите трансформатор на картон, используя винты №6, шайбы и гайки. Трансформатор имеет монтажные отверстия в металлическом каркасе. Возможно, вам придется пробить небольшие отверстия в доске кончиком лезвия хобби-ножа или сверла, чтобы он мог принять оборудование.

3. Припаяйте концы медного провода сетевого шнура к первичным наконечникам трансформатора, по одному проводу к каждому наконечнику. Когда наконечники остынут, оберните их изолентой.

4. Поместите двухполупериодный выпрямитель на монтажную плату таким образом, чтобы два провода, помеченные «~», совпали со вторичными наконечниками трансформатора. Символ «~» обозначает входы переменного тока выпрямителя; два выходных провода помечены «+» и «-» для положительного и отрицательного постоянного тока. Припой выпрямителя ведет к вторичным наконечникам, по одному выводу на каждый наконечник. Если трансформатор имеет три вторичных наконечника, игнорируйте средний.

5. Проденьте выводы конденсатора через отверстия в картоне, чтобы отрицательный вывод конденсатора выровнялся с выводом выпрямителя «-». Припой два отрицательных провода вместе. Припой положительного провода конденсатора к положительному выводу на выпрямителе. При необходимости зафиксируйте лишний провод с помощью зачистки проводов.

6. Отрежьте два 12-дюймовых куска соединительного провода 22-го калибра и снимите 1/2 дюйма изоляции с обоих концов каждого провода. Подключите один конец одного провода к выводу положительного конденсатора и припаяйте его. Подключите один конец другого провода к отрицательному проводу конденсатора и припаяйте его. Преобразователь 12 В постоянного тока закончен; Вы можете подключить положительный и отрицательный выводы к цепи или батарее.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Схема, описанная здесь, не регулируется, что означает, что ее напряжение будет слегка дрейфовать, и в токе будут присутствовать электрические помехи. Нерегулируемый источник питания подходит для зарядки аккумуляторов и для питания электродвигателей; некоторые чувствительные звуковые цепи могут потребовать немного более сложного регулируемого источника питания, который точно поддерживает 12В.

Если вы не можете найти конденсатор на 25 В, он также будет работать с более высоким номинальным напряжением. Не используйте устройство, рассчитанное на более низкое напряжение.

Предупреждения

  • Чтобы избежать поражения электрическим током и связанных с этим опасностей, дважды проверьте проводку, прежде чем подключать шнур переменного тока в розетку.

    Убедитесь, что выпрямитель и конденсатор правильно подключены – в противном случае эти компоненты могут пострадать.

Узнаем как из постоянного тока сделать переменный? Какой ток опаснее

Использование в повседневной жизни различных электрических приборов и устройств, работающих благодаря электроэнергии, обязывает нас иметь минимальные познания в области электротехники. Это знания, которые сохраняют нам жизнь. Ответы на вопросы о том, как из постоянного тока сделать переменный, какое напряжение должно быть в квартире и какой ток опасен, современный человек должен знать, чтобы избежать поражения и гибели от него.

Способы получения электричества

Сегодня невозможно представить свою жизнь без электроэнергии. Ежедневно все население нашей планеты использует миллионы ватт электричества для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Но очередной раз, включая электрочайник, человек не задумывается о том, какой путь пришлось проделать электричеству, чтобы он смог заварить себе утреннюю чашку ароматного кофе.

Существует несколько способов получения электричества:

  • из тепловой энергии;
  • из энергии воды;
  • из атомной (ядерной) энергии;
  • из ветровой энергии;
  • из солнечной энергии и др.

Для того чтобы понять природу возникновения электрической энергии, рассмотрим несколько примеров.

Электричество из энергии ветра

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. Самый простой способ его получения – энергия природных сил.

В данном примере от энергии ветра. Природный феномен дующего с различной силой ветра люди научились использовать давно. Укрощает ветер простой ветряк, оборудованный приводом и соединённый с генератором. Генератор и вырабатывает электрическую энергию.

Излишки тока при постоянном использовании ветряка можно накапливать в аккумуляторных батареях. Выработанный постоянный экологически чистый ток в быту и производстве не применяется.

Полученный и преобразованный в переменный ток, он идет для бытового использования. Накопленные излишки электричества хранятся в аккумуляторных батареях. При отсутствии ветра запасы электричества, хранящиеся в аккумуляторах, преобразуются и поступают на нужды человека.

Электроэнергия из воды

К большому сожалению, этот вид природной энергии, дающий возможность получать электричество, не везде имеется. Рассмотрим способ получения электричества там, где воды много.

Простейшая ГЭС, сделанная из дерева по принципу мельницы, размер которой порядка 1,5 метров, способна обеспечить электричеством, используемым и на отопление, частное подсобное хозяйство. Такую бесплотинную ГЭС сделал русский изобретатель, уроженец Алтая – Николай Ленев. Он создал ГЭС, перенести которую могут два взрослых мужчины. Все дальнейшие действия аналогичны получению электричества от ветряка.

Вырабатывают электричество и крупные электростанции и гидростанции. Для промышленного получения электричества применяют огромные котлы, дающие пар. Температура пара достигает 800 градусов, а давление в трубопроводе поднимается до 200 атмосфер. Этот перегретый пар с высокой температурой и огромным давлением поступает на турбину, которая начинает вращаться и вырабатывать ток.

То же самое происходит и на гидроэлектростанциях. Только здесь вращение происходит за счёт больших скорости и объема воды, падающей с огромной высоты.

Обозначение тока и применение его в быту

Постоянный ток обозначается DC. На английском языке пишется как Direct Current. Он в процессе работы со временем не меняет своих свойств и направления. Частота постоянного тока равна нулю. Обозначают его на чертежах и оборудовании прямой короткой горизонтальной черточкой или двумя параллельными черточками, одна из которых пунктирная.

Используется постоянный ток в привычных нам аккумуляторах и батарейках, используемых в огромном числе различного типа устройств, таких как:

  • счетные машинки;
  • детские игрушки;
  • слуховые аппараты;
  • прочие механизмы.

Все ежедневно пользуются мобильным телефоном. Зарядка его происходит через блок питания, компактный преобразователь DC/AC, включаемый в бытовую розетку.

Электрические приборы потребляют переменный однофазный ток. Электроприборы заработают только с подключением трансформатора и выпрямителя тока. Многие производители устанавливают преобразователь DC/AC непосредственно в сам агрегат. Это намного упрощает эксплуатацию электрооборудования.

Как из постоянного тока сделать переменный?

Выше говорилось, что все аккумуляторы, батарейки для фонариков, пультов телевизоров имеют постоянный ток. Чтобы преобразовать ток, существует современное устройство под названием инвертор, он с легкостью из постоянного тока сделает переменный. Рассмотрим, как это применимо в повседневности.

Бывает, что во время нахождения в автомашине человеку необходимо срочно распечатать на ксероксе документ. Ксерокс имеется, машина работает и, включив в прикуриватель переходник на инвертор, он может подключить к нему ксерокс и распечатать документы. Схема преобразователя достаточно сложна, особенно для людей, которые имеют отдаленное понятие о работе электричества. Поэтому в целях безопасности лучше не пытаться самостоятельно соорудить инвертор.

Переменный ток и его свойства

Протекая, переменный ток в течение одной секунды меняет направление и величину 50 раз. Изменение движения тока – это его частота. Обозначается частота в герцах.

У нас частота тока 50 герц. Во многих странах, например США, частота равна 60 герц. Также бывает трёхфазный и однофазный переменный ток.

Для бытовых нужд приходит электричество, равное 220 вольтам. Это действующее значение переменного тока. Но амплитуда тока максимального значения будет больше на корень из двух. Что в итоге даст 311 вольт. То есть фактическое напряжение бытовой сети составляет 311 вольт. Для изменения постоянного тока на переменный применяются трансформаторы, в которых используются различные схемы преобразователей.

Передача тока по высоковольтным линиям

Все электрические наружные сети несут по своим проводам переменный ток различного напряжения. Оно может колебаться от 330000 вольт до 380 вольт. Передача осуществляется только переменным током. Данный способ транспортировки – самый простой и дешёвый. Как из переменного тока сделать постоянный, давно известно. Поставив трансформатор в нужном месте, получим необходимое напряжение и силу тока.

Схемы преобразователей

Самая простая схема решения вопроса о том, как из постоянного тока сделать переменный 220 В, не существует. Это может сделать диодный мост. Схема преобразователя DC/AC имеет в своём составе четыре мощных диода. Мост, собранный из них, создает движение тока в одном направлении. Мостик срезает верхние границы переменных синусоид. Диоды собираются последовательно.

Вторая схема преобразователя переменного тока – это параллельное подключение на выход с моста, собранного из диодов, конденсатора или фильтра, который сгладит и исправит провалы между пиками синусоид.

Отлично преобразует постоянный ток в переменный инвертор. Схема его сложна. Используемые детали не из дешевого порядка. Потому и цена на инвертор немаленькая.

Какой электрический ток опаснее – постоянный или переменный

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся на работе и в быту с электроприборами, подключенными в розетки. Ток, бегущий от электрического щита до розетки, однофазный переменный. Происходят случаи поражения электрическим током. Меры безопасности и знания о поражении током необходимы.

В чем принципиальная разница между попаданием под напряжение переменным током и постоянным? Имеется статистика, что переменный DC однофазный ток в пять раз опаснее постоянного AC тока. Поражение током, вне зависимости от его типа, само по себе отрицательный факт.

Последствия от поражения током

Небрежность в обращении с электроприборами может, мягко говоря, негативно сказаться на здоровье человека. Поэтому не стоит экспериментировать с электричеством, если на то нет специальных навыков.

Действие тока на человека зависит от нескольких факторов:

  • сопротивления тела самого потерпевшего;
  • напряжения, под которое попал человек.
  • от силы тока на момент контакта человека с электричеством.

С учетом всего перечисленного можно сказать, что действие переменного тока намного опаснее, чем постоянного. Имеются данные экспериментов, подтверждающие факт, что для получения равного результата при поражении сила постоянного тока должна быть в четыре – пять раз выше, чем переменного.

Сама природа переменного тока отрицательно сказывается на работе сердца. При поражении током происходит непроизвольное сокращение сердечных желудочков. Это может привести к его остановке. Особенно опасно соприкосновение с оголенными жилами людям, имеющим сердечный стимулятор.

У постоянного тока частота отсутствует. Но высокие напряжение и сила тока могут привести также к летальному исходу. Выйти из под контакта с постоянным электрическим током проще, чем из-под контакта с переменным.

Этот небольшой обзор природы электрического тока, его преобразования должен быть полезен людям, далеким от электричества. Минимальные познания в области происхождения и работы электроэнергии помогут понять суть работы обычных бытовых приборов, которые так необходимы для комфортной и спокойной жизни.

Как инверторы преобразуют постоянный ток в переменный?

Одно из самых значительных сражений 19 века велось не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества который питает 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 переменный ток (AC), система, поддерживаемая его заклятый соперник Никола Тесла (1856–1943).Эдисон испробовал все виды изощренные способы убедить людей, что переменный ток слишком опасен, от убить слона электрическим током, чтобы (довольно хитро) поддержать использование AC на электрическом стуле за вынесение смертного приговора. Несмотря на это, Система Теслы победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе. власть с тех пор.

Единственная проблема в том, что многие из наших приборов предназначены для работы с переменным током, небольшие электрогенераторы часто производят постоянный ток. Это означает, что если вы хотите запустить что-то вроде устройства с питанием от переменного тока от Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое будет преобразовывать Преобразователь постоянного тока в переменный — так называемый инвертор.Давайте поближе посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: подборка электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например солнечными батареями и микроветряными турбинами. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерство энергетики США/NREL (DoE/NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естественных наук объясняют нам основную идею электричества как поток электронов обычно говорят о прямом ток (постоянный). Мы узнаем, что электроны работают как линия муравьев, марширующих вместе с пакетами электрической энергии в одном и том же как муравьи переносят листья. Это достаточно хорошая аналогия для что-то вроде обычного фонарика, где у нас есть схема ( непрерывная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель и электрическая энергия систематически передается от батареи к лампу, пока вся энергия батареи не будет исчерпана.

В более крупных бытовых приборах электричество работает по-другому.Источник питания, поступающий от розетки в вашей стене, основан на переменный ток (AC), где электричество переключается направлении примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, при 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 розетки, получают, скажем, несколько миллиметров вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться опять же, как они вообще добираются до лампы на вашем столе, чтобы сделать это загораться?

Ответ на самом деле очень прост. Представьте себе кабели бегущий между лампой и стеной, набитой электронами. Когда Вы щелкаете выключателем, все электроны заполняют кабель вибрировать взад-вперед в нити накала лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и делает свечение лампочки. Электроны не обязательно должны бегать по кругу, чтобы переносить энергию: в АС они просто “бегут на месте”.

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 линии; переменный ток похож на движение вперед и назад по место. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

Что такое инвертор?

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Вестингауза, босса компании «Вестингауз Электрик Компани») заключается в том, что Большинство приборов, которые есть в наших домах, специально разработаны для работы от сети переменного тока. Приборы, которые нуждаются в постоянном токе, но должны потреблять энергию от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем, обычно строятся 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 есть батарея в фонарик и переключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи, всегда в одном направлении, как гоночный автомобиль на трассе. Что теперь если вынуть батарею и перевернуть. Предполагая, что это соответствует в противном случае он почти наверняка по-прежнему будет питать фонарик, и вы не заметите никакой разницы в свете, который вы получаете, но электрический ток на самом деле будет течь в противоположном направлении.Предположим, вы имели молниеносные руки и были достаточно ловки, чтобы продолжать батареи 50-60 раз в секунду. Тогда вы были бы своего рода механическим инвертор, превращающий постоянный ток батареи в переменный с частотой 50–60 герц.

Фото: Типичный электроинвертор. Этот сделан Xantrex/Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL (DoE/NREL).

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не совсем работают. таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные переключатели, которые включаются и выключаются на высокой скорости, чтобы изменить направление тока направление.Подобные инверторы часто производят то, что известно как прямоугольный выходной сигнал: ток течет либо в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями:

Такие внезапные перепады напряжения весьма опасны для некоторых видов электрооборудования. В обычном источнике переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут использоваться для получения такого плавно изменяющегося выходного переменного тока от вход постоянного тока. В них используются электронные компоненты, называемые катушками индуктивности и конденсаторы для постепенного увеличения и уменьшения выходного тока чем резкое включение/выключение выходного прямоугольного сигнала, который вы получаете с базовый инвертор.

Инверторы также можно использовать с трансформаторами для изменения Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока (либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше чем входная мощность: из закона сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не могут отдать больше энергии, чем потребляют в и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла, когда электричество течет через различные электрические и электронные компоненты.В На практике КПД инвертора часто превышает 90 процентов, хотя базовая физика говорит нам, что некоторая энергия — пусть даже небольшая — всегда куда-то пропало!

Как работает инвертор?

Мы только что сделали очень общий обзор инверторов, а теперь давайте еще раз кратко рассмотрим его. немного подробнее.

Представьте, что вы батарея постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас произвести AC вместо этого. Как бы вы это сделали? Если все ток, который вы производите, течет в одном направлении, как насчет добавления просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока, очень быстро, давал бы импульсы постоянного тока, что хотя бы половину работы.Чтобы сделать правильный переменный ток, вам понадобится переключатель, который позволил полностью реверсировать ток и сделать это примерно на 50‐60 раз каждую секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую свои контакты туда и обратно более 3000 раз в минуту. Вот какая аккуратная работа пальцами вам понадобится!

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили нашу статья о трансформаторах, вы знаете, что они электромагнитные устройства, преобразующие переменный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения или наоборот, с помощью двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанных вокруг общего железного ядра. В механическом инверторе либо электродвигатель или какой-либо другой автоматический механизм переключения, переключающий входящий постоянный ток туда и обратно в первичном, просто перевернув контакты, и это создает переменный ток во вторичном, поэтому он не так сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал над. Коммутационное устройство работает примерно так же, как и в электрический дверной звонок. Когда питание подключено, оно намагничивает переключатель, потянув его открыть и выключив его на очень короткое время.Пружина тянет за обратно в положение, снова включив его и повторив процесс — снова и снова.

Анимация: Основная концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красная и синяя) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она многократно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому на вход трансформатора поступает переменный ток вместо постоянного. Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он повышает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость, с которой вращается диск, определяет частоту переменного тока на выходе. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Инвертор, настроенный таким образом, будет давать очень грубый прямоугольный сигнал на выходе.

Типы инверторов

Если вы просто включите и выключите постоянный ток или перевернете его обратно и вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге получите, очень резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую направлении и обратно.Нарисуйте график силы тока (или напряжения) против времени, и вы получите прямоугольную волну. Хотя электричество варьируется таким образом, технически , переменный ток, это совсем не то, что переменный ток поставляемый в наши дома, который изменяется в гораздо более плавной волнистая синусоида). В общем, здоровенный бытовая техника в наших домах, использующая грубую энергию (например, электрическая обогреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники) все равно какую форму волны они получают: все, что им нужно, это энергия и много это – так что прямоугольные волны действительно не беспокоят их.Электронные устройства, вкл. с другой стороны, гораздо более суетливы и предпочитают более плавный ввод они получаются из синусоиды.

Надпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы на дереве работы Саронга, около 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы с истинной / чистой синусоидой (часто сокращается до PSW) и модифицированные/квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW).Так как их название предполагает, что настоящие инверторы используют то, что называется тороидальным (бубликообразные) трансформаторы и электронные схемы для преобразования постоянного тока в плавно меняющийся переменный ток очень похоже на подлинную синусоиду, обычно поставляемую в наши дома. Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока. источника, включая телевизоры, компьютеры, видеоигры, радиоприемники и стереосистемы.

Модифицированные синусоидальные инверторы, с другой стороны, используют относительно недорогая электроника (тиристоры, диоды и другие простые компоненты) для производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую приближение к синусоиде) и хотя они подходят для доставки мощность здоровенным электроприборам, они могут вызывать и вызывают проблемы с тонкой электроникой (или что-нибудь с электронным или микропроцессорным контроллером), так что, как правило, это означает, что они не подходят для таких вещей, как ноутбуки, медицинское оборудование, цифровое часы и умные домашние устройства.Также, если подумать, их закругленная площадь волны обеспечивают большую мощность для устройства в целом, чем чистая синусоида (площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает, что существует некоторый риск перегрева инверторов MSW. С положительной стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Изображение: модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоиду (синяя), чем на прямоугольную (оранжевая), но все же включает внезапные резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она приближается к идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные блоки с аккумулятором, они полностью независимы от сети, другие (известные как интерактивные инверторы или инверторы, связанные с сетью ) специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то как солнечная панель обратно в сеть с точно правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель — генерировать собственную силу. это не так полезно если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите резервный источник питания на случай отключения, ведь если ваш подключение к сети пропадает, и вы не производите электричество самостоятельно (например, сейчас ночь и ваши солнечные батареи не работают), инвертор тоже выходит из строя, и вы совершенно бессильны — настолько же беспомощны, насколько вы были бы вы генерировали свою собственную силу или нет. По этой причине некоторые люди используют бимодальные инверторы или двунаправленные инверторы , которые могут работать либо в автономном, либо в сетевом режиме (но не в обоих режимах одновременно). С у них есть дополнительные детали, они, как правило, более громоздкие и более дорого.

На что похожи инверторы?

Инверторы могут быть очень большими и тяжелыми, особенно если они имеют встроенный батарейные блоки, чтобы они могли работать автономно. Они также выделяют много тепла, поэтому у них большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы.Как вы можете видеть на нашей верхней фотографии, типичные размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; более крупные единицы выглядят немного похоже на банк автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше переносные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно вставить в прикуриватель розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Фото: Микроинверторы — это небольшие компактные инверторы, обычно используемые для преобразования выходного постоянного тока одной фотоэлектрической солнечной панели в переменный ток, который можно подавать прямо в энергосистему.Другими словами, каждая панель имеет свой микроинвертор. На этой фотографии показаны шесть микроинверторов Enphase IQ 6, проходящих испытания в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL). Они подключены к Интернету, что означает, что вы можете отслеживать их работу через веб-браузер. и отследить, как он меняется со временем. Фото Денниса Шредера предоставлено NREL.

Точно так же, как электроприборы различаются по мощности, которую они потребляют, инверторы различаются по мощности. в мощности, которую они производят. Как правило, на всякий случай нужен инвертор номиналом примерно на четверть выше максимальной мощности устройства, которым вы хотите управлять.Это допускает тот факт, что некоторые бытовые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют пиковую мощность при первом включении. Пока инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это важно отметить, что они на самом деле не предназначены для работы на пике мощность в течение длительного времени.

Как работает инвертор? | Колонка продуктов Fuji Electric

Приводы переменного тока (низкое напряжение)

Как работает инвертор?

Как и чем управляет инвертор? Краткое объяснение, чтобы понять основную структуру.

Начнем со схемы преобразователя и схемы инвертора, чтобы получить правильное представление об устройстве инвертора

Мы начнем введение с подробного объяснения механизма инверторного устройства. Роль инверторного устройства заключается в управлении напряжением и частотой источника питания и беспрепятственном изменении скорости вращения двигателей, используемых в бытовой технике и промышленном оборудовании.

Первое, что нужно иметь в виду, когда дело доходит до понимания внутренней структуры инверторного устройства, это то, что схема преобразователя преобразует переменный ток (AC), поступающий от источника питания, в постоянный ток (DC), а инвертор схема преобразует преобразованный постоянный ток (DC) обратно в переменный ток (AC). Они работают в комплекте. На приведенной ниже диаграмме показана роль, которую они играют, и то, как они работают.

Во-первых, схема преобразователя, используемая в передней части, постоянно преобразует переменный ток в постоянный. Этот процесс называется ректификацией. Направление и величина волны периодически меняются с течением времени, поскольку переменный ток представляет собой синусоидальную волну. Поэтому диод, который является полупроводниковым устройством, используется для пропускания электричества в прямом направлении для преобразования его в постоянный ток, но не в обратном направлении.

Когда постоянный ток проходит через диод, электричество проходит только в прямом направлении, и появляется положительный пик. Однако другая половина цикла будет потрачена впустую, поскольку пик не проходит в отрицательном направлении. Причина, по которой структура диода имеет форму моста, заключается в том, что он может пропускать отрицательный пик в прямом направлении. Это называется двухполупериодным выпрямлением из-за того, что оно преобразует пики как прямой, так и отрицательной волны.

Однако двухполупериодное выпрямление само по себе не может обеспечить гладкую форму волны, поскольку останутся следы переменного тока и пульсации колебаний напряжения.Поэтому, чтобы очистить их, конденсатор многократно заряжается и разряжается, мягко сглаживая и изменяя форму волны, близкую к форме постоянного тока.

Затем схема инвертора выдает переменный ток с переменным напряжением и частотой. Механизм преобразования постоянного тока в переменный переключает силовые транзисторы, такие как «IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором)», и изменяет интервалы включения/выключения для создания импульсных волн различной ширины. Затем он объединяет их в псевдосинусоиду.Это называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Компьютер автоматически регулирует ширину импульса. Некоторые специализированные однокристальные компьютеры, управляющие двигателем, включают продукт с предустановленной функцией ШИМ. Это позволяет создавать псевдосинусоиды различной частоты и управлять скоростью вращения двигателя, просто задавая нужные параметры.

Классификация вариантов использования инверторных устройств и цепей по напряжению и частоте

Инверторные схемы и устройства используются в различных электротехнических изделиях, таких как бытовые кондиционеры, холодильники, плиты с индукционным нагревом, люминесцентные лампы, компьютерные блоки питания (включая ИБП), промышленные вентиляторы, насосы, лифты и краны.Они широко используются и стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Тип Элементы для замены Использование инвертора
VVVF Напряжение/частота Промышленные двигатели, насосы, кондиционеры, холодильники и т. д.
CVVF Только частота Электромагнитная плита, рисоварка, флуоресцентные лампы и т. д.
CVCF Постоянное напряжение и частота Блок питания компьютера, ИБП (источник бесперебойного питания) и т. д.

Как было сказано в начале, инверторные схемы и устройства используются в бытовых кондиционерах, холодильниках, промышленных насосах, лифтах и ​​т.д. для регулировки скорости вращения двигателя. В этом случае инвертор используется для изменения как напряжения, так и частоты, это называется «VVVF (переменное напряжение, переменная частота)».

В плитах IH или люминесцентных лампах нет встроенных двигателей, но изменение частоты с помощью схемы инвертора позволяет точно регулировать нагрев и яркость.Например, плита IH использует высокую частоту в своей катушке, которая нагревает кастрюлю, используя схему инвертора. Люминесцентные лампы также используют переменный ток высокой частоты для увеличения скорости освещения, чтобы поддерживать яркость и подавлять мерцание при низком энергопотреблении. В это время схема инвертора изменяет только частоту, поэтому она называется «CVVF (переменная частота постоянного напряжения)».

И последнее, но не менее важное: схема инвертора работает и в компьютерных блоках питания. Это может показаться бессмысленным, потому что он используется для вывода постоянного напряжения или частоты переменного тока из постоянного напряжения или частоты переменного (или постоянного) тока. Тем не менее, его можно использовать в качестве стабильного источника питания, когда частота переменного тока коммерческого источника питания колеблется или происходит сбой питания. Поскольку он поддерживает постоянное напряжение и постоянную частоту, он называется «CVCF (постоянное напряжение, постоянная частота)».

Сопутствующие товары

Связанный столбец

Метод получения постоянного тока | Тех

Электронное устройство работает на постоянном токе

Электронные устройства обычно работают на постоянном токе.Это характерно для бытовой техники, такой как смартфоны, компьютеры, телевизоры, холодильники и кондиционеры, а также для автомобильных устройств и производственных роботов, работающих внутри заводов. Однако не только эти электронные устройства работают при разных напряжениях, но и внутри одного электронного устройства требуемое напряжение меняется в зависимости от схемы. Итак, необходимо не только преобразовывать переменный ток розетки в постоянный, но и преобразовывать его в необходимое напряжение и подавать в цепь.

Кроме того, переменный ток изменяет напряжение со временем. Преобразование переменного тока в постоянный приведет к тому, что цепь станет нестабильной из-за колебаний напряжения, поэтому преобразование в стабильное напряжение становится необходимым.

Преобразование переменного тока в стабильный постоянный ток

Итак, мы представляем, как получить стабильное напряжение постоянного тока. Чтобы преобразовать мощность переменного тока, поступающую из сети энергокомпании, в мощность постоянного тока, преобразуйте напряжение с помощью трансформатора, а затем преобразуйте переменный ток в постоянный с помощью схемы выпрямителя.Однако, поскольку выход схемы выпрямителя имеет форму синусоиды и имеются колебания напряжения, необходимо дополнительно пройти сглаживающую схему, чтобы преобразовать ее в стабильный источник питания постоянного тока.

Основные шаги для получения стабильного напряжения постоянного тока показаны на рисунке. Однако получить полностью стабильное постоянное напряжение невозможно. Для извлечения стабильного постоянного напряжения из коммерческого источника питания требуются дополнительные шаги, и есть два способа.Один представляет собой линейный источник питания, а другой – импульсный источник питания.

Линейный источник питания

Первый — это линейный блок питания. Резистор используется для устранения и стабилизации избыточного напряжения путем сравнения нестабильного постоянного напряжения, полученного от промышленного источника питания, с эталонным напряжением. Хотя это можно реализовать дешево и просто, используя только резисторы, дополнительное напряжение выделяется в виде тепла, поэтому важно контролировать тепло в цепи.Кроме того, его нельзя использовать в схемах, чувствительных к нагреву.

Импульсный блок питания

Другой импульсный блок питания. Изменяют ширину импульса с помощью схемы включения, высокочастотного трансформатора, схемы выпрямителя, схемы сглаживания без резистора, при этом сравнивают нестабильное постоянное напряжение, извлеченное из промышленного источника питания, с опорным напряжением. Хотя выделение тепла можно подавить, не используя резистор, возникает шум, поэтому необходимо удалить этот шум.Импульсные источники питания отличаются низким энергопотреблением по сравнению с линейными источниками питания. Это источник энергии, изначально созданный в результате космических разработок НАСА. Космический аппарат не может тратить энергию в космос, где трудно выделять тепло. Он был разработан как источник энергии для использования энергии без отработанного тепла для спутников и космических аппаратов, работающих в космосе.

Основа линейного источника питания

Как указано в предыдущем абзаце, линейный источник питания — это метод получения постоянного тока при одновременном снятии дополнительного напряжения с переменного тока. Таким образом, вы можете получить только напряжение ниже исходного. Линейные источники питания стабилизируются в обход цепи управления после сглаживающей цепи. В этой части она стабилизируется за счет высвобождения избыточного тока напряжения, которое не удалось выровнять в сглаживающей цепи в виде тепла. В этой схеме есть два пути. Один – шунтирующий регулятор, а другой – последовательный регулятор.

Шунтовой регулятор состоит из резистора (R1) и стабилитрона в качестве диода регулятора напряжения (ZD), соединенных параллельно.Когда постоянное напряжение на выходе изменяется, шунтирующий регулятор сначала преобразует его в напряжение, которое должно быть выведено резистором, чтобы стабилизировать напряжение и разделить его на выходной ток и избыточный ток. Избыточный ток направляется на стабилитрон, где он расходуется в виде тепла. Когда входное напряжение колеблется, значение тока, выходящего из резистора, колеблется. Изменяя значение сопротивления диода постоянного напряжения, стабилизация достигается за счет того, что значение выходного тока остается постоянным.

С другой стороны, в последовательном регуляторе ток протекает через транзистор (Tr), который является элементом преобразования энергии. В этом транзисторе флуктуирующее напряжение заменяется постоянным напряжением. Он называется последовательным регулятором, потому что транзистор подключен последовательно к выходной стороне. В этом случае требуется опорное напряжение, чтобы заставить транзистор колебаться, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Поэтому схема управления подключена параллельно транзистору, имеющему ту же схему схемы, что и шунтовой регулятор, как видно из рисунка.Разница в том, что это всего лишь транзистор, который стабилизирует напряжение за счет тепловыделения.

Преимущество регуляторов серии

заключается в более низком уровне шума и пульсаций, а также в стабильности по сравнению с шунтирующими регуляторами. В любом случае, линейный источник питания имеет простую схему и имеет недостаток, связанный с выделением тепла, но он может недорого производить постоянное напряжение.

Основа импульсного источника питания

Импульсный источник питания был разработан для решения проблемы, заключающейся в том, что структура была простой, но выделялась большая теплота по сравнению с линейным источником питания.В структуре импульсного источника питания используется электромагнитная индукция путем создания трансформатора (две катушки), который преобразует напряжение в частоту выше, чем у коммерческого источника питания. Это делается путем подачи импульса тока путем замыкания и размыкания цепи с помощью переключателя (S).

Существует два способа создания этого импульса: ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и ЧИМ (частотно-импульсная модуляция). ШИМ — это метод управления путем изменения ширины импульса в соответствии с величиной постоянного напряжения при сохранении постоянной частоты.Хотя пульсации меньше, чем выходное напряжение, потребляемая мощность увеличивается. Он также характеризуется высокой отзывчивостью на нагрузку.

С другой стороны, энергопотребление может быть ниже на низких частотах, и PFM может быть выгодным, но когда реакция на колебания нагрузки медленная, пульсации будут больше. Эти характеристики обычно оцениваются, и PWM в основном используется в импульсных источниках питания, но PFM используется при небольшой нагрузке. Ну, есть два типа импульсных источников питания: неизолированное управление инвертором и изолированное управление трансформатором.Управление прерывателем сначала преобразует нестабильное постоянное напряжение в переменное напряжение (высокой частоты) от нескольких десятков кГц до нескольких МГц, частота которого намного выше, чем коммерческое переменное напряжение. С момента отключения питания он получил название «управление прерывателем».

В управлении прерывателем поддерживаются как повышающий, так и понижающий за счет использования характеристик дроссельной катушки (за счет самоиндукции), а затем получается стабильное постоянное напряжение за счет включения схемы управления и схемы сглаживания.

С другой стороны, в управлении трансформатором взаимная индукция высокочастотного трансформатора используется для той же роли, что и дроссельная катушка системы прерывателя.

Связанные технические статьи

Рекомендуемые продукты

Компания Matsusada Precision предлагает как серийные блоки питания постоянного тока регуляторного типа, так и блоки питания постоянного тока импульсного типа в соответствии с вашими требованиями.

Ссылка (японский сайт)

Разница между солнечными инверторами и.Преобразователи

При проектировании солнечной системы вам необходимо выбрать солнечное оборудование, которое наилучшим образом удовлетворит потребности ваших клиентов. У многих потенциальных клиентов могут возникнуть вопросы по переменному току (AC) и постоянному току (DC), силовым инверторам и преобразователям. Это важные темы, которые установщики должны понять и объяснить, чтобы помочь клиенту принять обоснованное решение о покупке.

Переменный ток Против. Мощность постоянного тока

Электричество бывает двух видов: мощность переменного и постоянного тока. Термины описывают направление протекания электрического тока в цепи. При постоянном напряжении ток течет в одном направлении. При переменном токе электроны меняют направление, двигаясь как вперед, так и назад.

Переменное напряжение — это то, что потребляет большинство домов, бытовая техника и электронные устройства, потому что оно лучше передает электричество на большие расстояния. Если вы подключите его к розетке, от нее будет поступать переменный ток. Большинство телевизоров, компьютеров, маршрутизаторов, сотовых телефонов, холодильников, плит, посудомоечных машин и водонагревателей используют электричество переменного тока.

Но солнечные батареи и солнечные системы используют электричество постоянного тока.Таким образом, инвертор необходим для батареи или солнечной батареи для питания приборов переменного тока. Иногда владельцы автономных солнечных систем будут использовать устройства постоянного тока, чтобы обойти потребность в инверторе, но они ограничены небольшим выбором устройств.

Полезные термины в области электротехники

Существует множество терминов, относящихся к электричеству. Часто ваши клиенты будут незнакомы с точным значением этих терминов, что затрудняет для них базовое понимание того, как работает солнечная система.Вот несколько полезных терминов, которые можно объяснить им в ходе опроса или на веб-сайте вашей компании.

  • Напряжение: Это потенциал движения, измеряемый в вольтах. Если аналогия с водой, это относится к давлению воды.

  • Ампер: Сила электрического тока выражается в амперах. Если бы это была вода, это относилось бы к скорости потока.

  • Ватт: Измерение мощности выражается в ваттах, киловаттах и ​​мегаваттах.Киловатт равен 1000 ватт, а мегаватт равен 1 000 000 ватт.

  • Киловатт-часы: Это показатель потребления электроэнергии за определенный период времени. Большинство счетов за электроэнергию измеряется в киловатт-часах, что равно 1000 Вт за 1 час. Мегаватт-час равен 1000 киловатт-часов за 1 час.

Преобразователь против.

Преобразователь

Инверторы преобразуют напряжение постоянного тока в переменный. Солнечные панели генерируют постоянный ток, тогда как домашние хозяйства в основном потребляют переменный ток.Таким образом, инверторы преобразуют солнечную энергию в форму, пригодную для использования в домах ваших клиентов.

Существует два основных типа инверторов: струнные инверторы (также называемые центральными инверторами) и микроинверторы. Первый инвертирует электричество от нескольких солнечных панелей, а второй используется на каждом солнечном модуле.

Иногда инверторы ошибочно называют преобразователями или силовыми преобразователями. Полезно знать об этом на случай, если это произойдет с вашими потенциальными клиентами.

В солнечных установках контроллер заряда, который представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, используется для регулирования мощности, проходящей через систему, и максимизации выходной мощности.Контроллер заряда помогает блоку батарей и инвертору получать более стабильный ток.

Автономные солнечные системы могут иметь преобразователи напряжения, которые позволяют им получать 24 или 48 вольт от 12-вольтовой батареи. Они используются с устройствами постоянного тока, которые встречаются относительно редко.

Часто в жилых автофургонах есть преобразователи, позволяющие этим устройствам преобразовывать напряжение переменного тока 120 В в электричество постоянного тока напряжением 12 В. Таким образом, преобразователи помогают владельцам автодомов заряжать аккумуляторы при подключении к источнику питания.Эти блоки теперь входят в стандартную комплектацию новых жилых автофургонов и в основном выполняют противоположную задачу, как инвертор.

Вам нужны оба в солнечной батарее?

Солнечные системы нуждаются в инверторах для преобразования напряжения постоянного тока в переменный. Напротив, контроллеры заряда необходимы только в солнечных системах с батареями, как в сетевых, так и в автономных приложениях. Таким образом, ваши проекты будут включать либо стринг-инвертор, либо микроинверторы, но контроллер заряда понадобится только проектам с банком солнечных батарей. В редких случаях в автономных приложениях с устройствами постоянного тока может быть полезен преобразователь напряжения.

Типы контроллеров заряда от солнечных батарей

Два наиболее распространенных типа контроллеров заряда — это контроллер с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и контроллер с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT). Эти два названия относятся к тому, как контроллеры заряда изменяют напряжение, а контроллер MPPT более сложен в том, как он работает.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Эта технология представляет собой переключатель, который подключает солнечную систему к батарее.К сожалению, они не могут настроиться на большую эффективность в зависимости от мощности системы солнечной энергии.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)

Этот преобразователь постоянного тока отличается более сложным принципом работы и может регулировать потребляемую мощность. Как правило, это обеспечивает более гибкую конфигурацию и большую эффективность.

Типы инверторов

Все инверторы выполняют одну и ту же основную задачу: преобразование постоянного тока в переменный. У вас, как у установщика солнечных батарей, есть три основных варианта.

Струнные инверторы

При подключении солнечной системы с помощью струнного инвертора каждая панель соединяется вместе в цепочку. Затем несколько строк могут быть подключены вместе к одному и тому же инвертору. Это означает, что несколько солнечных панелей подключены к центральному инвертору, который часто находится снаружи дома или офиса, в подвале или в гараже. Для некоторых проектов используются многострочные инверторы.

Поскольку это централизованные устройства, в случае их отказа солнечная система может полностью прекратить производство электроэнергии.Но поскольку они не расположены на крышах, к ним легче получить доступ для обслуживания и ремонта. Струнные инверторы без оптимизаторов мощности в первую очередь рекомендуются, когда затенение не является проблемой и с простыми линиями крыши, особенно когда приоритетом является снижение затрат на оборудование.

Струнные инверторы с оптимизаторами мощности

Установщики могут использовать оптимизаторы мощности на каждой солнечной панели, чтобы увеличить общую мощность и помочь подготовить мощность перед ее подачей на инвертор. Оптимизаторы рекомендуются, когда возникают проблемы с затенением или сложными линиями крыши.Оптимизаторы энергопотребления также могут помочь вам выполнить требования NEC 2017 к быстрому отключению.

Имейте в виду, что они увеличивают стоимость оборудования для проекта. К сожалению, они расположены на каждой панели, что усложняет обслуживание в случае их выхода из строя.

Микроинверторы

Эти инверторы преобразуют постоянный ток в переменный прямо на самой солнечной панели. Следовательно, если вы установите массив с 20 солнечными панелями, в нем будет 20 микроинверторов. Использование микроинверторов помогает свести к минимуму влияние затенения, поскольку позволяет каждой панели работать независимо.

Микроинверторы, как правило, имеют более высокую стоимость, чем струнные инверторы (без оптимизаторов мощности). Как и оптимизаторы мощности, они расположены на задней панели каждой солнечной панели, что усложняет техническое обслуживание по сравнению со струнным инвертором. Как и оптимизаторы мощности, микроинверторы также могут помочь вам выполнить требования NEC 2017 по быстрому отключению.

Что лучше для вашего клиента?

В конечном счете, оборудование, которое вы выбираете для своих клиентов, использующих солнечную энергию, во многом зависит от их потребностей в энергии, собственности и от того, заряжают ли они аккумуляторы.Крайне важно начинать каждый проект с понимания целей проекта и бюджетных ограничений, чтобы спроектировать оптимальную фотоэлектрическую солнечную систему. Точно так же очень важно уметь объяснять клиентам функции различных единиц оборудования.

Ищете решения для проектирования и проектирования солнечных батарей, которые действительно сократят время установки? GreenLancer имеет универсальную торговую площадку для оформления разрешений, инженерных штампов, предложений по солнечной энергии, технико-экономических обоснований и многого другого. Управляйте несколькими проектами, оптимизируйте коммуникацию в приложении и сокращайте дополнительные расходы благодаря стандартизированным и быстрым результатам.Зарегистрируйтесь бесплатно сегодня.

Преимущества переменного тока | Преимущества переменного тока перед постоянным током

Электрическая энергия — это распространенный вид энергии, который можно использовать для самых разных целей в домах и на рабочих местах. В будущем, возможно, все здания и рабочие места смогут генерировать свою электрическую энергию с помощью солнечных батарей или ветряных турбин. Однако сегодня в большинстве стран мира электрическая энергия, вырабатываемая тепловыми, гидроэлектростанциями и атомными электростанциями, удовлетворяет потребности.Поскольку электрическая энергия, производимая на электростанциях и передаваемая в города и промышленные районы для использования людьми, производится в круговом движении, она имеет форму синусоиды, и электрические сигналы в этой форме называются переменным током или Переменный ток Но знаете ли вы, почему мы используем переменный ток вместо постоянного? Есть ли преимущества у АС?

Изучив приведенные ниже элементы, вы лучше поймете преимущества переменного тока перед постоянным и его преимущества.

Преимущества переменного тока (AC)

Преимущества переменного тока (AC):

Легко наращивается

Сегодня электрическая энергия имеет широкий спектр применения.Высокое напряжение требуется для экономичной передачи больших объемов электроэнергии на большие расстояния. В системах постоянного тока невозможно получить высокое напряжение выше определенного значения по разным причинам. Генераторы переменного тока могут производить более высокое напряжение, чем генераторы постоянного тока. Переменное напряжение можно легко увеличить или уменьшить с помощью трансформаторов.

Легко снимается

Увеличенная энергия также должна быть уменьшена для целей измерения и использования.Благодаря переменному току также можно измерять и использовать энергию с высокой точностью. Счетчики электроэнергии переменного тока и бытовая техника могут выпускаться небольших размеров.

Высокая эффективность

Генераторы переменного тока имеют КПД более 95%, а их мощность выше, чем у генераторов постоянного тока. Таким образом, могут быть установлены более крупные производственные единицы, а эффективность системы турбогенератора увеличивается по мере увеличения эффективности турбин при высоких числах оборотов.

Низкая стоимость

Многофазные асинхронные двигатели переменного тока просты в производстве и стоят примерно вдвое дешевле эквивалентного двигателя постоянного тока.

Меньше обслуживания

Кроме того, двигатели переменного тока требуют гораздо меньшего обслуживания, чем двигатели постоянного тока.

Простой переход на постоянный ток

Используемый постоянный ток сначала производится как переменный ток. Переменный ток подводится близко к месту использования и преобразуется в постоянный с помощью выпрямителей или мотор-генераторных групп.Хотя переменный ток можно легко преобразовать в постоянный с помощью выпрямителей, преобразовать постоянный ток в переменный не так просто. Кроме того, преобразование переменного тока в постоянный дешевле, чем преобразование постоянного тока в переменный.

Кабель малого диаметра

Напряжение

переменного тока генерируется на электростанциях с помощью больших генераторов переменного тока. Это напряжение переменного тока увеличивается трансформаторами, чтобы уменьшить потери, которые могут возникнуть в линиях передачи. Когда напряжение увеличивается, а сила тока уменьшается, диаметры проводников, используемых в линиях электропередачи, также уменьшаются.

Производство тепловой энергии

Чтобы говорить о тепловом действии электрической энергии, прежде всего необходимо остановиться на сопротивлениях проводников. Каждый проводник имеет сопротивление, связанное с диаметром, длиной и удельным сопротивлением материала, из которого он изготовлен. Когда электрический ток проходит через этот проводник, если проводник проявляет слишком большую трудность для тока, эта трудность генерирует тепловую энергию в проводнике. Переменный ток используется не только в обычных нагревательных устройствах, но и в дуговых и индукционных печах, работающих на трехфазном токе.

Многофазные опции

В системе переменного тока мы получаем три фазы, что является желательным свойством, так как мы можем питать разные области разными фазами, и если какая-либо проблема возникает только в одной фазе, то две другие будут продолжать работать, а полное отключение электроэнергии будет не происходит во всех областях, подключенных к одному и тому же источнику питания.

Безопасность

С переменным током действительно легко и безопасно прерывать ток, поскольку ток естественным образом обнуляется каждые 1/2 цикла.Например, автоматический выключатель может прерывать около 1/20 постоянного тока по сравнению с переменным. Кроме того, переменный ток создает меньше электрической дуги при прерывании тока.

Если вы хотите узнать больше о переменном токе, вы можете проверить и купить эту замечательную книгу:

Продолжить чтение

Системы постоянного тока могут экономить энергию, поэтому застройщики получают новый стимул для их внедрения

Производство, передача и распределение электроэнергии в США. S. преимущественно основан на переменном токе (AC), однако все большее количество устройств в зданиях США, включая компьютеры, мобильную электронику и светодиодные фонари, используют питание постоянного тока (DC). Это означает, что мощность переменного тока должна быть преобразована в мощность постоянного тока, прежде чем ее можно будет использовать в этих устройствах, совместимых с постоянным током. Неэффективность процесса преобразования в настоящее время (каламбур) приводит к потере 5-20 процентов энергии.

Параллельное увеличение мощности постоянного тока источников в зданиях (таких как солнечные батареи и соответствующие аккумуляторные батареи) дает возможность избежать этих потерь преобразования.Но сегодня эта мощность постоянного тока почти всегда преобразуется в переменный ток, прежде чем пройти через электрическую систему здания, только для того, чтобы преобразовать обратно в постоянный ток в «кирпиче» кабеля ноутбука или в эквиваленте в других устройствах постоянного тока.

Решение кажется очевидным: не преобразовывать энергию. Но это потребует от проектировщиков и разработчиков зданий интеграции систем питания постоянного тока в здания.

В отчете Going Beyond Zero Инициатива Альянса по эффективности систем призвала к системно-ориентированным путям соответствия, таким как интеграция систем питания постоянного тока, для достижения целевых показателей энергопотребления или сертификации зданий.Члены Инициативы тесно сотрудничают с Советом по экологическому строительству США (USGBC), и на этой неделе организация добавила новый пилотный кредит в свою программу сертификации «Лидерство в энергетике и экологическом проектировании» ® (LEED), специально стимулирующую электроэнергию постоянного тока. интеграция.

Развитие устройств постоянного тока дает множество преимуществ, и наши электрические системы должны адаптироваться

Устройства с питанием от постоянного тока окружают нас повсюду. Помимо светодиодного освещения, компьютеров и мобильной электроники, они включают в себя зарядные устройства для электромобилей и, все чаще, оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). И количество устройств с питанием от постоянного тока будет увеличиваться еще больше: потребление постоянного тока в настоящее время составляет около 32 процентов от общей энергетической нагрузки, и эта цифра может возрасти до 74 процентов в домах, где используются электромобили и оборудование ОВКВ с двигателями постоянного тока. Интеграция систем распределения питания постоянного тока не только поможет избежать потерь при преобразовании из-за увеличения конечного использования постоянного тока, но и позволит повысить эффективность многих устройств с питанием от постоянного тока. Например, светодиодные лампы с питанием от постоянного тока потребляют примерно на 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания с питанием от переменного тока.Следовательно, интеграция распределения электроэнергии постоянного тока создает рыночный спрос на технологии с питанием от постоянного тока, способные повысить эффективность внутри зданий.

Кроме того, возможности использования в зданиях электрических систем постоянного и гибридного переменного/постоянного тока будут увеличиваться по мере того, как все больше домовладельцев и организаций предпочитают обеспечивать здания солнечными фотоэлектрическими (PV) системами. Поскольку потенциал энергосбережения постоянного тока является наибольшим в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, пилотный кредит постоянного тока дополняет кредиты LEED по возобновляемым источникам энергии и гармонизации сетей.

Кроме того, оптимизируя и повышая производительность локальных солнечных фотоэлектрических систем и накопителей энергии, питание постоянного тока повышает надежность солнечной энергии во время стихийных бедствий или других перебоев в подаче электроэнергии. Таким образом, добавление систем питания постоянного тока может повысить устойчивость и надежность подачи энергии в дома и здания, что становится все более важным фактором, поскольку изменение климата увеличивает частоту и интенсивность суровых погодных условий, вызывающих перебои в подаче электроэнергии.

Как мы сюда попали: AC vs.Питание постоянного тока

Краткий обзор сравнения переменного тока с питанием постоянного тока. С конца девятнадцатого века мощность переменного тока исправно обеспечивает большую часть энергии в наших зданиях. Направление потока различает энергию переменного и постоянного тока: постоянный ток постоянен и движется в одном направлении, в то время как переменный ток колеблется/меняет направление. Первоначально переменный ток был выбран в качестве предпочтительного тока для распределения электроэнергии в США, в первую очередь из-за возможности повышать или понижать напряжение с помощью трансформаторов, позволяющих эффективно передавать большие мощности на большие расстояния, а затем «уменьшать» до предлагаем низкое напряжение, необходимое для приборов в зданиях.

Поскольку национальная энергосистема приняла передачу и распределение переменного тока, устройства в зданиях были переведены на работу от сети переменного тока. Однако теперь мощность постоянного тока становится все более актуальной для удовлетворения наших потребностей в распределении энергии, поскольку мы все больше полагаемся на устройства, содержащие полупроводники, которые должны питаться от постоянного тока.

Пилотный кредит LEED поощряет системный подход к экономии

Новый пилотный кредит LEED предназначен для преодоления дилеммы курицы и яйца, связанной с питанием постоянным током в зданиях: производители не склонны производить системы с питанием от постоянного тока, потому что они не указывается в планах проектирования; с другой стороны, группы разработчиков не указывают их, потому что производители их не производят. Этот новый стимул для проектировщиков зданий интегрировать энергию постоянного тока в здания поможет стимулировать интерес к спецификациям систем постоянного тока и, следовательно, к их производству производителями.

Пилотный кредит основан на кредите LEED «Оптимизация энергоэффективности». Команды строительных проектов могут получить баллы LEED двумя способами за интеграцию систем или подсистем, работающих непосредственно от источника постоянного тока, в свои проекты. Вариант 1 — это предписывающий подход, который требует, чтобы 95 процентов нагрузки по крайней мере одной крупной энергетической системы работали непосредственно от источника постоянного тока.Вариант 2 — это подход, основанный на производительности, который предлагает альтернативный путь соответствия моделированию энергопотребления всего здания, награждая большим количеством баллов за большую экономию энергии в проектах, которые интегрируют питание постоянного тока. Проекты, реализующие вариант 2, могут принести более значительную экономию, поскольку он поощряет системный подход и включает целостный взгляд на использование энергии. Награждая кредиты за большую экономию энергии, проектировщики поощряются к творчеству и гибкости в определении того, как интегрировать системы питания постоянного тока в здание таким образом, чтобы учитывать взаимодействие между системами для оптимизации энергосбережения всего здания.

Пилотные кредиты LEED предназначены для развития на основе отзывов о проектах. Тем, у кого есть проекты, которые могут проверить кредит, рекомендуется связаться с представителем USGBC по адресу [email protected] Чтобы узнать больше о пилотном кредите и зарегистрировать кредит для своего проекта, посетите экспериментальную кредитную библиотеку USGBC.

(PDF) Преобразование переменного тока в постоянный ток с помощью одностенных диодов из углеродных нанотрубок

отрицательная составляющая, которая коррелирует с выпрямляющим действием ОУНТ.

Характеристики преобразования переменного тока в постоянный этого устройства практически не изменились в испытанном диапазоне частот 1–200 Гц

共Рис. 3 兲. Однако в диапазоне частот переменного тока 200–

1000 Гц наблюдалось отчетливое падение выходного постоянного напряжения.

Поскольку изучаемые здесь входные частоты были слишком низкими, чтобы

вносить значительный вклад в какие-либо емкостные или индуктивные эффекты,

возможно, что измененные выходы постоянного тока, возможно, являются результатом нагрева

Дж на переходе SWCNT.18,19 Ожидается, что более высокая частота при входном напряжении 3 В переменного тока еще больше усилит эффект нагрева

Дж и уменьшит период рассеяния тепла,

что приведет к увеличению сопротивления диодного перехода и снижению выходного тока. , как замечено.

В диапазоне входного напряжения 3 В полуволновое преобразование мощности

КПД 共PCE兲 диода SWCNT непосредственно сравнимо

с 20–25% PCE, о котором сообщают комплементарные металлы ox-

ide semiconductor 共CMOS兲и металлооксидные полупроводники

диоды на полевых транзисторах. 20 Чтобы преодолеть эту низкую эффективность, в современных конструкциях КМОП используются сложные интегрированные схемы

и активные элементы для минимизации падения напряжения на кросс-диодах

, обеспечения полноволнового преобразования и уменьшения утечки подложки

для реализации КПД выше 90%.21,22

Эти же концепции применимы к меньшему диоду SWCNT

, и будущие конструкции могут быть спроектированы так, чтобы максимизировать PCE

с уменьшенным количеством компонентов и размером микросхемы.

Таким образом,

SWCNT-диоды с минимальным количеством компонентов на устройстве

продемонстрировали полуволновое преобразование мощности переменного тока в постоянный. Преимущество заключается в почти пяти порядках

разницы в величине тока диодов

между прямым и обратным смещениями. Минимальное количество компонентов в демонстрируемом выпрямителе

в сочетании с относительно простым процессом изготовления устройства

делает его очень привлекательной технологией для разработки преобразователей переменного тока в постоянный для маломощной микроэлектроники и нано-

электронные устройства.

Все перечисленные авторы внесли одинаковый вклад в это

исследование. Это исследование было поддержано Исследовательской лабораторией армии США Re-

, исследовательскими инициативами директора, грантом

№ ARL-DRI-07-WMR-10 и ARL-DRI-08-WMR-20.

П.М.А. выражает признательность за поддержку стартапа факультета Райс

финансирования. Мы благодарим Сару Ластеллу и Сангиту Саху за

помощь в выращивании SWCNT и Гэри Хирша за микрофотографии SEM

.

1 Вт.Arden, P. Cogez, M. Graef, H. Ishiuchi, T. Osada, JT Moon, J. Roh,

M. Liang, CH Diaz, P. Apte, B. Doering и P. Gargini, The Interna-

Национальная технологическая карта для полупроводников 共ITRS兲-2008

update 共обзор兲, стр. 9–25 共http://www.itrs.net/Links/2008ITRS/

Home2008.html兲.

2Д. Rendusara, A. Jouanne, P. Enjeti, and D.A. Paice, IEEE Trans. инд.

Заяв. 32, 1293 г., 1996 г.

3D. Алекса, А. Сирбу и А. Лазар, IEEE Trans. Ind. Electron. 53, 1612

共2006兲.

4J. Chen, C. Kung, and Y. Hwang, IET Circuits Devices Syst 3, 161

共2009兲.

5T. Ebbesen, H. Lezec, H. Hiuara, J. Bennett, H. Ghaemi, and T. Thio,

Nature 共London兲382,54共1996兲.

6P. Collins, A. Zettl, H. Bando, A. Thess, and R. Smalley, Science 278,

100 共1997兲.

7S. J. Tans, A. R. M. Verschueren, and C. Dekker, Nature 共London兲393,

49 共1998兲.

8R.Martel, T. Schmidt, H. Shea, T. Hertel, and P. Avouris, Appl. Phys. Lett.

73, 2447 共1998兲.

9Z. Yao, C. Kane, and C. Dekker, Phys. Rev. Lett. 84, 2941 共2000兲.

10T. Rueckes, K. Kim, E. Joselevich, G. Tseng, C. Cheung, and C. Lieber,

Science 289,94共2000兲.

11B. Satishkumar, P. John Thomas, A. Govindraj, and C. Rao, Appl. Phys.

Lett. 77, 2530 共2000兲.

12S. Heinze, J. Tersoff, R. Martel, V. Derycke, J. Appenzeller, and Ph.

Avouris, Phys. Преподобный Летт. 89, 106801, 2002 год.

13З. Zhong, D. Wang, Y. Cui, M. W. Bockrath и C. M. Lieber, Science

302, 1377 共2003 兲.

14К. Jensen, J. Weldon, H. Garcia, and A. Zettl, Nano Lett. 7, 3508, 2007 г.

15С. Lastella, G.Mallick, R.Woo, D.Rider, I.Manners, Y.Jung, C.Ryu, P.

Ajayan и S.P.Karna, J. Appl. физ. 99, 024302, 2006 год.

16С. Ластелла, Ю. Джун Юнг, Х. Ян, Р. Вайтай, П. Аджаян, К. Рю, Д.Rider,

and I. Manners, J. Mater. Chem. 14, 1791 共2004兲.

17G. Mallick, M. Griep, S. Lastella, S. Sahoo, S. Hirsch, P. Ajayan, and S.

Karna, J. Nanosci. Nanotechnol. 10,1共2010兲.

18P. Vincent, S. Purcell, C. Journet, and V. Binh, Phys. Rev. B 66, 075406

共2002兲.

19J. Kong, C. Zhou, A. Morpurgo, H. Soh, C. Qhate, C. Marcus, and H. Dai,

Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 69, 305 共1999兲.

20C. Peters, O.Кесслинг, Ф. Хенрици, М. Ортманнс и Ю. Маноли, Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems, IS-

CAS, 2007, неопубликовано, стр.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.