Введение. В данном курсе лекций рассматриваются преобразовательные устройства, которые

В данном курсе лекций рассматриваются преобразовательные устройства, которые

служат для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямители), преобразования постоянного тока в переменный (инверторы), для преобразований частоты и других целей. Наиболее важным и распространенным является преобразование переменного тока в постоянный ток. Исторически выпрямители развивались в следующем порядке.

1. Вращающиеся преобразователи: двигатели – генераторы и одноякорные преобразователи.

2. Ионные (ртутные) преобразователи.

3. Полупроводниковые преобразователи на полупроводниковых диодах.

Промышленные полупроводниковые преобразователи, широкое применение которых началось в конце 50-ых годов, выполнялись на базе германиевых, а позднее кремниевых диодов. Для регулирования напряжения использовались дроссели насыщения с подмагничиванием постоянным током.

4. Полупроводниковые преобразователи на управляемых полупроводниковых вентилях.

Появление тиристоров резко расширило возможность использования преобразовательных устройств для автономного преобразования постоянного тока в переменный (автономные инверторы) и преобразования частоты (преобразователи частоты). Параметры преобразовательных устройств весьма различны. Различны и предъявляемые к ним требования, а также режимы и условия их работы. Выпрямленный ток установок изменяется в широком диапазоне от единиц ампер до сотен тысяч ампер, а выпрямленное напряжение от десятков до сотен тысяч вольт. Разнообразны требования и к режиму регулирования. Так большая группа установок работает при нерегулируемом выпрямленном напряжении. Наряду с этим на других установках требуется не только регулирование напряжения, но и преобразование постоянного тока в переменный ток. Существенен для работы преобразовательных устройств также и характер графика нагрузки – от совершенно ровного (электролиз) до резкого неравномерного (тяга). Диапазон параметров устройств зависимого инвертирования также как и выпрямительных устройств очень обширен: от нескольких ампер до десятков тысяч ампер, от десятков вольт до сотен тысяч вольт. Диапазон параметров автономных инверторов более скромен. Максимальные токи и напряжения редко превосходят нескольких тысяч ампер и несколько сотен вольт. При проектировании преобразовательных устройств необходимо составить рациональную общую схему со стороны как переменного так и постоянного тока, определить параметры и число рабочих и резервных преобразователей, выбрать коммутационную, защитную и контрольную аппаратуру, составить схему регулирования, схему вспомогательных устройств и собственных нужд. Все перечисленные вопросы должны решатся не изолированно друг от друга, а совместно, преследуя общую цель – создание установки определенного назначения, обеспечивающую максимальную экономичность и нужную для конкретных условий степень надежности при минимальных затратах. Для правильного решения необходимо принять во внимание ряд факторов: особенности питающей сети переменного тока, график нагрузки, степень требуемой потребителем бесперебойности, особенности заданного режима работы преобразователей, условия эксплуатации и, наконец, условия размещения оборудования.

Анализ электромагнитных процессов в преобразовательных устройствах и разработка на этой основе методов расчета схем преобразователей является главным содержанием курса «Основы преобразовательной техники».