Преобразователь электрической энергии

Преобразователь электрической энергии — электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества.^[1] Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают большой КПД.

Зарядное устройство телефона, один из примеров понижающего импульсного преобразователя.

Пример повышающего преобразователя, — автомобильный инвертор. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12 В) в переменное 220 В.

История развития

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

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

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

Функции преобразователей

• Преобразование
• Преобразование и регулирование
• Преобразование и стабилизация

Классификация

По характеру преобразования

Преобразователи

Выпрямители ≈ → =

Инверторы = → ≈

Преобразователи частоты и числа фаз ≈ → ≈

Напряжения = → = инвертор + выпрямитель ≈ → ≈ Трансформатор

Выпрямители

Основная статья: Выпрямитель

Выпрямитель — устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток^[2].

Инверторы

Основная статья: Инвертор (электротехника)

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

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

Зависимые инверторы

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей её в сеть переменного тока, то есть осуществляют преобразование, обратное выпрямителю^[3].

Автономные инверторы

Автономные инверторы — устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью переменного тока) нагрузку^[4].

В свою очередь автономные инверторы подразделяются на:

• АИН
• АИТ
• АИР

Преобразователи частоты

Основная статья: Преобразователь частоты

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

Преобразователи напряжения

Это неполный список, который, возможно, никогда не будет удовлетворять определённым стандартам полноты. Вы можете дополнить его из авторитетных источников.

• блоки питания:
  • импульсные источники питания
  • источники бесперебойного питания
• трансформаторы напряжения

По способу управления

1. Импульсные (на постоянном токе)
2. Фазовые (на переменном токе)

По типу схем

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

По способу управления

• Управляемые
• Неуправляемые

См. также

• Импульсный стабилизатор напряжения
• Вибропреобразователь