Структурные схемы электроснабжения

К структурным схемам электроснабжения относятся схемы электроснабжения объекта, районов объектов, электроприемников особой группы категории I (при необходимости) и схемы размещения и уставок релейной защиты и автоматики. Указанные структурные схемы допускается совмещать в одну общую схему, если это не усложняет чтение чертежа.
На структурной схеме электроснабжения объекта изображают и указывают:
все электроустановки внутриплощадочного электроснабжения на напряжение выше 1000 В и их наименования, за исключением питающих линий к потребителям электроэнергии;
приборы расчетного учета электроэнергии и счетчика 30-минутных максимумов нагрузок (для расчета с питающей системой);
типы и длины линий электропередачи;
пусковые комплексы, этапы и очереди строительства (при необходимости);
сборные шины и их номинальные напряжения;
генераторы, трансформаторы, источники реактивной мощности и их номинальные мощности.

Рис. 21. Структурная схема электроснабжения объекта
электрические станции, подстанции и распределительные пункты со сборными шинами и отходящими от них линиями электропередачи; трансформаторные подстанции; электроприемники напряжением выше 1000 В;
схемы соединения, номинальные мощности и напряжения трансформаторов;
типы и номинальные токи выключателей;
номинальные токи и реактивные сопротивления реакторов;
номинальные параметры преобразовательных агрегатов;

7.1 Основное электрооборудование станций и подстанций

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. К силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ*А и более, однофазные мощностью 5 кВ*А и более.

Повышающий трансформатор - трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка низшего напряжения.

Понижающий трансформатор — трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения.

Сигнальный трансформатор - трансформатор малой мощности, предназначенный для передачи, преобразования, запоминания электрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, две или более обмотки которого гальванически связаны так, что имеют общую часть.

Гидрогенераторы, турбогенераторы — вырабатывают эл.энергию

Компенсирующие устройства — Установки, предназначенные для компенсации ёмкостной или индуктивной составляющей переменного тока. Элемент электрической сети. Условно их разделяют на устройства: а) для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства), б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т.д.)

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности являются одними из устройств, обеспечивающих повышение эффективности работы и энергосбережения систем передачи и распределения электрической энергии.
СТК разрабатываются в двух основных модификациях: для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Так же есть специальное исполнение СТК для применения на тяговых подстанциях электрофицированных железных дорог.
Эффективность применения СТК, в зависимости от объекта установки, определяется реализацией ими следующих функций:
Для промышленных установок и тяговых подстанций железных дорог
Снижение колебаний напряжения
Повышение коэффициента мощности
Балансирование нагрузки
Снижение токов высших гармоник

7.2.Силовой трансформатор — стационарный прибор с двумя или более обмотками, который посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного напряжения и тока в другую систему переменного напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях безопасной электроэнергии без изменения её передаваемой мощности.

Также силовым трансформатором называют трансформатор, входящий в состав вторичных источников электропитания различных устройств и аппаратуры, обеспечивающий их питание от электросети, независимо от его мощности (вплоть до единиц Вт

Трансформаторы являются основным оборудованием подстанций. В связи с тем, что производство электроэнергии происходит при генераторном напряжении 6...20 кВ, передача ее от электростанций на крупные районные подстанции осуществляется при напряжении 110...750 кВ; предприятия промышленности питаются напряжением 35...220 кВ, а потребители электроэнергии на предприятиях и в быту — напряжением 6 (10) кВ и 380/220 В; на пути электроэнергии от производителя к потребителям происходит три-четыре трансформации напряжения. Поэтому мощность трансформаторов в электрической системе в несколько раз больше, чем генераторов или приемников электроэнергии.
При выборе мощности трансформаторов необходимо руководствоваться шкалой стандартных номинальных мощностей, кВ-А, трансформаторов и автотрансформаторов:

Автотрансформаторы имеют две электрически связанные соединенные в звезду обмотки с общей заземленной нейтралью и третью, соединенную в треугольник и имеющую с двумя другими обмотками только электромагнитную связь.
Наличие обмотки, соединенной в треугольник, приводит к компенсации электродвижущей силы (ЭДС) третьей гармоники и других гармоник кратных трем, а также к уменьшению сопротивления нулевой последовательности в сети с заземленной нейтралью. Это важно для повышения чувствительности релейной защиты и плавких предохранителей в сетях.
Область применения силовых автотрансформаторов в системах электроснабжения — связь двух электрических сетей высокого напряжения. Для этого используются две электрически связанные соединенные в звезду обмотки. К третьей обмотке подключаются генераторы, трансформаторы собственных нужд электростанций или синхронные компенсаторы и статические конденсаторы районных подстанций, либо же она не имеет присоединений.

Недостатком автотрансформатора является необходимость выполнения изоляции обеих обмоток на большее напряжение, так как обмотки имеют электрическую связь.

Существенный недостаток автотрансформаторов - гальваническая связь между первичной и вторичной цепями, что не позволяет использовать их в качестве силовых в сетях 6 - 10 кВ при понижении напряжения до 0,38 кВ, так как напряжение 380 В подводится к оборудованию, на котором работают люди.

При авариях из-за наличия электрической связи между обмотками в автотрансформаторе высшее напряжение может оказаться приложенным к обмотке низшего. При этом все части эксплуатируемой установки окажутся соединенными с высоковольтной частью, что не допускается по условиям безопасности обслуживания и из-за возможности пробоя изоляции токопроводящих частей присоединенного электрооборудования.

7.3. Низковольтные комплектные устройства предназначены для приема и распределения электроэнергии, также служат защитой от перепадов, перегрузок, и коротких замыканий электросети в целом. НКУ представляют собой единую конструктивную основу, включающую в себя низковольтные аппараты, средства управления и защиты, устройства регулирования, учета и измерения.

• Низковольтное комплектное устройство предназначено для применения в составе систем энергоснабжения, управления и автоматики в качестве распределительных щитов, силовых распределительных пунктов, щитов и шкафов управления и автоматики. НКУ также могут применяться в качестве распределительных устройств со стороны низшего напряжения комплектных трансформаторных подстанций.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НКУ
Основными электрическими характеристиками являются:

Номинальное рабочее напряжение (цепи НКУ) - значение напряжения, которое в сочетании с номинальным током этой цепи определяет основной параметр цепи НКУ.
Для многофазных цепей оно является напряжением между фазами.
Номинальное напряжение изоляции (цепи НКУ) есть значение напряжения, которое характеризует конструкцию НКУ и в соответствии с которым проводят испытания диэлектрических свойств, проверяют зазоры и расстояния путей утечки.
Максимальное номинальное рабочее напряжение любой цепи НКУ не должно превышать его номинального напряжения изоляции. Предлагается, что рабочее напряжение любой цепи НКУ не должно даже временно превышать 110 % номинального напряжения изоляции этой цепи.
Номинальный ток (цепи НКУ) устанавливает изготовитель с учетом значений токов комплектующих элементов НКУ, их расположения и назначения. При проведении испытаний действие тока не должно приводить к повышению температуры частей НКУ выше предельных значений.
Номинальный кратковременно выдерживаемый ток (цепи НКУ)
является действующее значение тока, которое данная цепь может выдержать в течение установленного короткого времени при условии проведения испытаний. Если другое не установлено, то это время принимают равным 1 с.
Номинальный ударный ток (цепи НКУ является значение ударного тока.
Номинальный ожидаемый ток короткого замыкания (цепи НКУ) -
действующее значение этого тока, которое может быть выдержано цепью НКУ в течение определенного времени.
Номинальный условный ток короткого замыкания (цепи НКУ)
является значение ожидаемого тока, которое эта цепь, защищенная токоограничивающим коммутационным аппаратом, может выдержать в течение времени срабатывания этого аппарата.
Номинальный ток короткого замыкания, вызывающий плавление предохранителя (в цепи НКУ) является номинальный условный ток короткого замыкания цепи НКУ, в которой в качестве токоограничивающего аппарата установлен плавкий предохранитель.
Номинальный коэффициент одновременности НКУ или части НКУ, имеющей несколько главных цепей (например, в секции или подсекции), является отношение наибольшей суммы допустимых токов всех одновременно действующих токов главных цепей, взятых в любой момент времени, к сумме номинальных токов всех главных цепей НКУ или отдельной части НКУ.
Если цепи НКУ рассчитаны на несколько различных частот, то должны быть указаны номинальные частоты каждой цепи.

3. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Нормальные условия эксплуатации.
Температура окружающего воздуха при установке внутри помещений должна быть не более 40 °С, а средняя температура за 24 ч - не более 35 °С. Нижний предел температуры окружающего воздуха – минус 5 °С.
Температура окружающего воздуха при наружной установке не должна быть более 40 °С, а средняя температура за 24 ч - не более 35 °С. Нижний предел температуры окружающего воздуха: минус 25 °С - для умеренного климата, минус 50 °С - для арктического климата.
Атмосферные условия при установке внутри помещений: воздух должен быть чистым, относительная влажность его не должна превышать 50 % при максимальной температуре 40 °С. При более низких температурах допускается более высокая влажность, например, 90 % при 20 °С. Следует учитывать возможность образования конденсата при изменении температуры.
Атмосферные условия при наружной установке: относительная влажность может достигать 100 % при максимальной температуре 25 °С.
Особые условия эксплуатации
При эксплуатации НКУ в особых ниже перечисленных условиях эти условия должны быть оговорены специальным соглашением между изготовителем и потребителем. Потребитель должен информировать изготовителя о наличии особых условий эксплуатации.
Примеры особых условий эксплуатации:

• Области применения, в которых изменения температуры и/или давления воздуха происходят с такой скоростью, что внутри НКУ образуется значительная конденсация.

• Сильное загрязнение воздуха пылью, наличие дыма, коррозийных или радиоактивных частиц, испарений или соли.

• Воздействие сильных электрических или магнитных полей.

• Воздействие чрезмерно высоких температур, вызываемых, например, солнечным излучением или от источников с большим тепловым излучением.

• Образование плесени или нападение мелких живых существ.

• Установка в пожаро- или взрывоопасных помещениях.

• Воздействие сильной вибрации или ударов.

• Установка комплектующих элементов, например, оборудования, встраиваемого в машины или в нишу в стене, в условиях снижения допустимых токовых нагрузок или отключающей способности.

• Между потребителем и изготовителем должно быть принято соглашение о мерах по устранению влияния электрических и радиационных помех.

7.4 Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электросетевое хозяйство — естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов, находящихся на подстанциях.

Линии электропередачи представляют собой металлический проводник, по которому проходит электрический ток. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток. Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев — трёхфазное, поэтому линия электропередачи, как правило, состоит из трёх фаз, каждая из которых может включать в себя несколько проводов. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные.

Воздушные ЛЭП подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных сооружениях, называемых опорами. Как правило, провод на воздушной линии не имеет поверхностной изоляции; изоляция имеется в местах крепления к опорам. На воздушных линиях имеются системы грозозащиты. Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность (особенно в сравнении с бесколлекторными КЛ): не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный осмотр состояния линии. Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков:

широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются;

незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозозащиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную;

эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.

Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Электрические кабели имеют различную конструкцию, однако можно выявить общие элементы. Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и междужильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает трансформаторное масло в жидком виде, или промасленная бумага. Токопроводящая сердцевина кабеля, как правило, защищается стальной бронёй. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах — коллекторах. Через определённые промежутки на линии оборудуются выходы на поверхность в виде люков — для удобства проникновения ремонтных бригад в коллектор. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в грунте. Бесколлекторные линии существенно дешевле коллекторных при строительстве, однако их эксплуатация более затратна в связи с недоступностью кабеля. Главным достоинством кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в том числе жилые) могут строиться непосредственно над коллекторной линией. В случае бесколлекторного заложения строительство возможно в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они гораздо лучше воздушных защищены от внешнего воздействия. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесколлекторной укладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в разы выше, чем стоимость воздушной линии того же класса напряжения. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния (а в случае бесколлекторной укладки — вообще недоступны), что также является существенным эксплуатационным недостатком.

Токопроводы комплектные пофазно-экранированные генераторного напряжения 10, 20, 24, 35 кВ с ком- пенсированным внешним электромагнитным полем типов ТЭНЕ и ТЭНП на номинальные токи от 1600 до 33000 А предназначены для электрических соединений на электрических станциях, в цепях 3-фазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц турбогенераторов мощностью до 1500 МВт с силовыми повышающими трансформаторами, транс- форматорами собственных нужд, преобразовательными трансформаторами и трансформаторами тиристорного воз- буждения генераторов. Токопроводы генераторного напряжения мо- гут быть применены также для других объек- тов энергетики, промышленности, транспорта, сельского хозяйства и др.

Шинопровод — это система изолированных заключенных в жесткую защитную оболочку токопроводящих шин, которая поставляется на место монтажа комплектными секциями заводского изготовления. Шинопровод предназначен для передачи и распределения электроэнергии на напряжении до 1 кВ.

Электрическая проводка — это провода и кабели с относящи- мися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. При этом проводом называют одну неизолированную или одну и более изолированных жил, поверх которых может быть не- металлическая оболочка, обмотка, оплетка проволокой или волокнистыми материалами (наличие оболочки и т. д. зависит от условий прокладки и эксплуатации провода). Кабелем называют одну или более изолированных жил (провод- ников), которые, как правило, заключены в металлическую или неметаллическую оболочку. В зависимости от условий эксплуа- тации поверх оболочки может быть защитный покров, в неко- торых случаях даже бронированный. Кабели и провода состоят из токопроводящих жил, изоляции, экранов, оболочки и наружных покровов. Неизолированные провода соответственно не имеют изоляции. Наличие или от- сутствие экранов и наружных покровов зависит от назначения и условий эксплуатации кабелей и проводов. Не существует единой буквенно-цифровой системы для обо- значения кабелей и проводов, а есть лишь регламентированное ГОСТом техническое обозначение их конструктивных особен- ностей и материалов, из которых состоят элементы. При этом цифрами принято обозначать площадь поперечного сечения жил кабеля и их количество, а также назначение изделия. Буквы служат для указания материала изготовления и конструктивных особенностей кабелей и проводов (рис. 1.1). Если буква «А» стоит в начале маркировки кабельного из- делия, то это указание на алюминиевые жилы, а если в се- редине маркировки, то — на алюминиевую оболочку. Буква «Б» в начале маркировки указывает на то, что данный провод относится к бортовым самолетным проводам, а в се- редине маркировки обозначает броню из стальных лент. Буква «В» указывает на наличие поливинилхлоридной (ПВХ) изоляции жил, оболочки, покрова. Буква «Г» в начале маркировки указывает на то, что дан ное кабельное изделие предназначено для горных работ а в конце маркировки обозначает кабель без защитного покрова. Буквой «К» маркируются силовые кабели, а «Н» — него рючие. Буква «П» указывает на наличие полиэтиленовой изоляции жил, а «Р» — резиновой. Буква «Ц» обозначает пропитку составом, который не сте- кает при монтаже кабеля в вертикальной плоскости (подоб- ная проблема существует для некоторых видов кабельной продукции, и их рекомендуется использовать только при монтаже в горизонтальной плоскости, иначе срок их службы невелик). Если в начале маркировки стоит буква «Ш», то перед нами шнур. В середине маркировки буква «Ш» обозначает нали- чие защитной оболочки в виде шланга, при этом маленькая буква, стоящая рядом, указывает, из какого материала дан- ный шланг изготовлен. Буква «Э» в начале маркировки указывает на то, что данный кабель является силовым, предназначенным для особых шахтных условий, а в середине или в конце маркировки указывает на то, что этот кабель экранированный. Буквы «ОЖ» обозначают однопроволочную жилу. Рис. 1.1 Структура условного обозначения установочных проводов Шнуром называют две или более изолированные гибкие или особо гибкие жилы (сечение каждой жилы не превышает 1,5 мм2), которые скручены или уложены параллельно друг дру- гу. На эти жилы в зависимости от условий эксплуатации могут

Электрическая проводка. Основы быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покры тия. Шнур используется для подключения потребителей элек- трического тока (бытовых приборов) к электрической сети. Электропроводка служит для подвода и распределения электри- чества в помещении. По характеру расположения она подразде- ляется на наружную и внутреннюю. Наружная электропроводка предназначена для подвода элек- троэнергии от воздушной линии к жилому зданию. Этот тип мы рассматривать не будем — ее прокладка является делом ис- ключительно профессионалов и требует специфического обо- рудования. Внутренняя электропроводка — это тот самый набор проводов и кабелей, которые обеспечивают наличие электроэнергии в каж­дой комнате нашей квартиры. Она подразделяется на от- крытую и скрытую. Иногда применяется еще один вид проклад- ки электропроводки — комбинированная электропроводка. Открытая электропроводка — это провода и кабели, проло- женные прямо по поверхности стен и потолков. В городских квартирах и коттеджах она практически не употребляется, не- смотря на очевидные преимущества: легкость доступа для ре- монтных и обслуживающих работ, для внесения различных изменений в схему электропроводки. Но открытая электропро- водка не слишком эстетична, поэтому основная область приме- нения, которая для нее еще осталась, — это дома в сельской местности. Скрытая электропроводка — электропроводка, которая прокла- дывается внутри строительных конструкций здания, а также под слоем штукатурки. Комбинированная электропроводка — это сочетание откры- того и скрытого способа монтажа. Провода прокладываются в специальных кабель-каналах — полых коробах различного сечения. В них убираются все кабели: телефонные, компьютер- ные, телевизионные и электрические. Такая электропроводка хороша тем, что имеет все преимущества открытой проводки, но не имеет ее главного недостатка — малой эстетичности. Кроме 13 того, комбинированная электропроводка гораздо безопаснее, чем открытая. Чаще всего комбинированная электропроводка применяется в офисных помещениях, поэтому большинство кабель-каналов производятся белого цвета, то есть в так называемом «офисном исполнении». Но есть и варианты «квартирного исполнения» — отделка под дерево (палисандр, дуб, ясень, бук и т. д.). Скрытая электропроводка В самом общем варианте скрытую электропроводку можно раз- делить на сменяемую и несменяемую. Сменяемая электропроводка — это вариант прокладки, который позволяет осуществлять замену и (или) ремонт электропроводки (проводов) в процессе эксплуатации без разрушения строитель- ных конструкций. Несменяемая электропроводка — это та электропроводка, кото- рую невозможно заменить и (или) отремонтировать без разру- шения строительных конструкций или нарушения целостности штукатурки. Естественно, для жилого дома предпочтительнее сменяемая электропроводка. Бывают различные случаи, когда электро- проводка нуждается в ремонте или замене (хотя бы в банальных усовершенствованиях для подключения большего количества потребителей электроэнергии). И если для каждого ремонта нужно будет пробиваться через штукатурку, то замена или ре- монт электропроводки обойдется в весьма солидную сумму, не учитывая таких «мелочей», как продолжительное время ремонта и мусор в жилом помещении. В зависимости от класса безопасности помещения применяются различные способы прокладки скрытой электропроводки. Так, во взрывоопасных зонах (некоторые типы производственных по- мещений) скрытая электропроводка прокладывается в стальных Скрытая электропроводка 14 Глава 1. Электрическая проводка. Основы водогазопроводных трубах. Пожароопасные помещения требуют тонкостенных и электросварных труб. ПРИМЕЧАНИЕ Не стоит думать, что пожароопасное помещение встречается только на производстве. Оно может быть и в обычном доме. К при- меру, довольно часто в коттеджах или частных домах устраивают слесарные или механические мастерские. Разумеется, такие мастерские невелики, но тем не менее они являются пожароопас- ными (древесная стружка, искры от металла, ветошь, валяющаяся в углу, и др.). К пожароопасным помещениям можно отнести и гараж, особенно если он располагается под домом (топливо, смазочные материалы и др. — все это горючие жидкости). Поэтому, прежде чем отбрасывать мысль о пожарной без­опас- ности, как следует подумайте: не подпадает ли какое-либо по- мещение в вашем доме под категорию повышенной пожарной опасности. Если помещение не относится к категории взрывоопасных или пожароопасных зон, то скрытую проводку можно прокладывать в гибких металлорукавах, коробах, в трубах из полиэтилена, по- липропилена, винипласта или в резинобитумных трубах.

7.5 Силовые преобразователи в промышленности Многочисленное современное оборудование промышленных и коммерческих технологий, используемое в широком диапазоне мощностей, требует трехфазного питания переменного тока с необходимой амплитудой и частотой. При использовании в качестве основного источника энергии переменного тока промышленной сети преобразователи обеспечивают:

-стабилизацию выходного напряжения при постоянстве частоты 50 Гц в системах бесперебойного питания

-регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения в электроприводах переменного тока системах электротермической технологии и т.п.

В автономных системах электроснабжения (авиационных, корабельных, наземного транспорта) и ветроэнергетических установках напряжение генератора переменного тока, как правило, изменяется в широком диапазоне как по амплитуде, так и по частоте. Это обстоятельство накладывает особые требования на преобразователи для обеспечения стабильного или регулируемого электропитания различного типа нагрузок.

В системах с двойным преобразованием энергии (ДПЭ) происходит преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока, а затем наоборот.

Во входном каскаде таких систем могут использоваться:

НВ - неуправляемый выпрямитель (диодный мостовой выпрямитель);

УВ - управляемый выпрямитель (тиристорный мостовой выпрямитель);

ШИМ - выпрямитель (IGBT мостовой выпрямитель).

Выходные каскады в системах ДПЭ выполняются на основе:

НЧ - коммутатора (тиристорный или IGBT мостовой инвертор с коммутацией на основной частоте выходного напряжения);

ШИМ - инвертора (IGBT мостовой инвертор с ШИМ управлением);

однополярного ШИМ-преобразователя и НЧ-коммутатора.

НЧК находят применение в преобразователях электропривода переменного тока [4].

Однополярный ШИМ - преобразователь, формирующий напряжение в виде полуволн синусоидальной формы, и низкочастотный коммутатор НЧК, инвертирующий эти полуволны в напряжение переменного тока, находят свое применение в ряде системах гарантированного электропитания

Наиболее широкое применение получили ШИМ - инверторы, формирующие в сочетании с выходными фильтрами синусоидальное напряжения основной частоты.

В последние годы в связи со значительным прогрессом в создании быстродействующих силовых полупроводниковых приборов наметилась тенденция к созданию более совершенных топологий преобразователей переменного тока. К таким топологиям, в первую очередь, относятся матричные и гибридные структуры. Это объясняется стремлением решить следующие основные задачи:

улучшение энергетических показателей системы (коэффициента мощности и кпд);

минимизация высших гармоник входного и выходного токов для обеспечения требований ЭМС по входу и выходу преобразователя;

улучшение массогабаритных показателей преобразователей за счет снижения величин используемых реактивных элементов; расширение мощностного диапазона преобразователей.