Неизменный и переменный ток схемы

Схему нагрузок на участке питания с указанием их значе­ния и места приложения в определенный момент времени на­зывают моментальной. Расчет моментальных схем сводится к опре­делению нагрузок подстанций, их фидеров, утрат напряжения и мощности в контактной сети.

Секундные схемы зависимо от намеченной цели могут составляться для фидерной, подстанционной зон либо для участка дороги с несколькими подстанциями.

Составление моментальных схем находится в зависимости от нрава электрифи­цированной дороги (одно-, двух- либо многопутная), а их расчеты — от режима работы тяговых подстанций по контактной сети (раз­дельная либо параллельная работа), схемы соединения контактных подвесок путей (раздельная работа подвесок путей, узловая схема, параллельное соединение подвесок не только лишь в центре фидерной зоны). Расчеты моментальных схем для участков неизменного и пере­менного тока отличаются друг от друга.

При данных параметрах тяговой сети для каждой моментальной схемы приложения нагрузок могут быть определены: ток в питающей полосы тяговой подстанции, утрата напряжения до токоприемника любого электровоза, находящегося на участке питания, и утрата мощ­ности в тяговой либо контактной сети. Метод определения этих величин находится в зависимости от схемы питания контактной сети и различен при электриче­ской тяге на неизменном и переменном токе.

Схема расположения нагрузок при однобоком питании

Контактной сети для участка неизменного тока

При однобоком питании тяговых нагрузок от одной тяговой подстанции на однопут­ном либо многопутном (при раздельном питании путей) участке мгновен­ную схему расположения поездов на фидерной зо­не можно получить для данного момента времени t1, имея тяговый расчет I(l) поезда для данного типа поезда в зависимо­сти от пути (рис. а) и предполагаемый либо ис­полненный график дви­жения (рис., б) поездов.

Совместив тяговый расчет I(l) и график дви­жения поездов t(l) выясняем схему располо­жения поездов и их на­грузки для момента вре­мени t1. Приобретенное секундное распо­ложение поездов на фидерной зоне при t = t1 зафиксировано на рис. в. Для последующих электрических расчетов следует знать в моментальной схеме не только лишь размещение поездов, но и их нагрузки.

Для определения нагрузок поездов продолжим ординаты точек а, б, в на рис. б до скрещения их с ординатами кривой I(l) тягового расчета на рис. а. Эти ординаты будут представлять собой значения токов I1, I2, I3, потребляемых соответственно поез­дами № 1, 2 и 3 в данной моментальной схеме. Сейчас моментальная схема применима для расчета электрических характеристик (см. рис. в). Длина фидерной зоны lф3 в данной моментальной схеме определяется расстоянием от подстанции до точки раздела питания контактной сети.

Ток подстанции А, питающей контактную подвеску фидерной зоны равен сумме токов всех нагрузок

IА = I1 + I2 + I3 +…+ In = ,

где n – число общее число нагрузок на участке питания.

Утрата напряжения до токоприёмника поезда k является суммой утрат напряжения в тяговой сети от подстанции до точки расположения поезда k, вызываемых токами, которые потребляют все поезда, находящиеся на этот момент на участке питания.

ΔU / k = r · l1 · I1 + r · l2 · I2 +…+ r · lk · Ik = r · ,

где r0 – удельное сопротивление 1 км тяговой сети.

Большая утрата напряжения в контактной сети, т.е. утрата напряжения до токоприёмника n-го поезда

ΔUmaх = r · .

Утраты мощности в тяговой сети равны произведению утрат напряжения на участках контактной сети между поездами на токи, протекающие по этим участкам

ΔР = .

Для двухпутного участка составление моментальной схемы прак­тически ничем не отличается от рассмотренного для однопутной дороги. Отличие в том, что по каждой фидерной зоне движение поездов осуществляется по одному пути в одном, а по другому во встречном направлениях. Для каждого типа поезда в качестве ис­ходных документов должны быть тяговый расчет и график движе­ния в том и другом направлениях. Обычно эти начальные данные для обоих направлений совмещают на одних и тех чертежах. Кри­вые для 1-го пути делают сплошными, а для второго штри­ховыми линиями. Для избранного момента времени определяют размещение поездов и их токи поначалу на одном, а позже на дру­гом пути. Значения токов поездов по первому пути определяются по кривым показанным сплошными линиями, а поездов по второму пути — по штриховым кривым.

На двухпутных участках контактные подвески путей могут не иметь электрических поперечных соединений. Но они могут производиться с одним (узловая схе­ма) либо несколькими поперечными соединениями на каждой фи­дерной зоне. Процесс формирования моментальных схем от этого не изменяется, а электрические расчеты таких схем зависят от наличия ∆поперечных соединений контактных подвесок.

Переменный ток и неизменный ток: отличие

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение разных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно гласить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким макаром определяется количество ампер либо сила тока. Это общее понятие тока. А сейчас разглядим понятие переменного и неизменного тока и их различие.

Неизменный электрический ток по определению — это ток, который течёт исключительно в одном направлением и не меняет его с течением времени. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину с течением времени. Если графически неизменный ток отображается как ровная линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение неизменного тока

Так как переменный ток изменяется по закону синусоиды, то он имеет такие характеристики как период полного цикла, время которого обозначается буковкой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими знаками AC и знаком «~». Неизменный ток имеет обозначение DC и значок «-». Не считая того переменный ток может быть однофазовым либо многофазным. В главном применяется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не неизменное

Переменный ток имеет много преимуществ перед неизменным током. Низкие утраты при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сопоставлению с неизменным током. Генераторы переменного тока обыкновенные и дешевенькие. При передаче на огромные расстояния по ЛЭП высочайшее напряжение добивается 330 тыщ вольт с наименьшим током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше утрат. Передача неизменного тока на огромные расстояния понесет немалые утраты. Также высоковольтные генераторы переменного тока существенно проще и дешевле. Из переменного напряжения просто получить более низкое напряжение через обыкновенные трансформаторы.

Также, существенно дешевле получить неизменное напряжение из переменного, чем напротив, применять дорогие преобразователи неизменного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют маленький КПД и огромные утраты. По пути передачи переменного тока применяют двойное преобразование.

Поначалу с генератора получает 220 — 330 Кв, и передают на огромные расстояния до трансформаторов, которые снижают высочайшее напряжение до 10 Кв и дальше идут подстанции которые снижают высочайшее напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расползается по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазового напряжения свойственна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг дружку. Трехфазная сеть также имеет свои достоинства перед однофазовыми сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно наименьших размеров.

Имеется возможность поменять направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения — это 380 В и 220 В, которые применяются для конфигурации мощности мотора и регулировки температуры нагревательных частей. Используя трехфазное напряжение в освещении можно убрать мигание люминесцентных ламп, зачем их подключают к различным фазам.

Неизменный ток применяется в электронике и во всех бытовых устройствах, так как он просто преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до подходящей величины и предстоящего выправления. Источником неизменного тока являются батареи, батареи, генераторы неизменного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и неизменном токе большое. Сейчас мы узнали — Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не неизменный?

Как работает преобразователь напряжения? Виды, мощность, схемы

В этой статье рассматриваются электросхемы преобразователей напряжения, предназначение и механизм работы оборудования. Также тут разъясняется, какие бывают устройства, даются советы по их выбору, указываются главные свойства.

Содержание

Механизм работы преобразователей напряжения

Преобразователи представляют собой устройства, созданные для преобразования входного напряжения. Они могут увеличивать либо понижать его, преобразовывать неизменный электроток в переменный и напротив. Соответственно, принцип функционирования оборудования находится в зависимости от его типа. Есть следующие главные разновидности устройств.

Преобразователи неизменного напряжения в неизменное

Они также именуются DC/DC‑конвертеры. Используются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают понижение либо увеличение напряжения от источника электропитания (к примеру, аккумов либо гальванических частей) до подходящего для питания нагрузки значения. Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с оборотной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, главного транзистора либо тиристора, диодика. Управление ключом осуществляется при помощи ШИМ. Ниже представлена многофункциональная схема повышающего преобразователя.

В категорию DC/DC‑конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они применяются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значимой мощности источника электропитания. К ним относятся, к примеру, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.

Большая часть современных ДС/ДС‑преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разбиты изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного увеличения напряжения на входе, также улучшает помехозащищенность конвертера.

Преобразователи переменного напряжения в неизменное (выпрямители)

AC/DC‑преобразователи используются для преобразования переменного напряжения (к примеру, стандартного напряжения бытовых либо промышленных электросетей 220/380 В) в стабилизированное неизменное напряжение. Устройства обширно используются в промышленной автоматизации, изготовлении источников питания, телекоммуникациях, на транспорте, в гальванике, энергосиловых установках, сварочных аппаратах. Зависимо от применяемых силовых ключей, выпрямители бывают:

1. Тиристорными. Они состоят, обычно, из таких главных компонент:

• трансформатор. Нужен для снижения/увеличения напряжения, также гальванической развязки выпрямителя от электросети;
• тиристорный мост (вентильная группа). Предназначен для преобразования переменного электротока в неизменный и регулирования (стабилизации) характеристик выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний напряжения на входе;
• блок управления вентильной группой;
• емкостной, индуктивный либо комбинированный фильтр (LC-фильтр). Предназначен для сглаживания пульсаций выходных характеристик.

2. Транзисторными. В состав таких выпрямителей входят следующие элементы:

• входной LC-фильтр. Нужен для защиты питающей сети от помех, создаваемых выпрямителем;
• диодный мост;
• ВЧ-преобразователь. Предназначен для преобразования неизменного тока в частотный импульсный и регулирования (стабилизации) характеристик выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний входного напряжения;
• ВЧ-трансформатор. Предназначен для снижения/увеличения напряжения импульсного тока;
• диодный либо транзисторный выпрямительный мост. Предназначен для преобразования частотного импульсного тока в неизменный;
• блок управления;
• выходной LC-фильтр.

Преобразователи неизменного напряжения в переменное

Эти устройства именуют DC/AC‑инверторами. Они могут применяться как отдельная аппаратура либо заходить в состав источников бесперебойного питания и систем преобразования электроэнергии. Формирование переменного напряжения осуществляется при помощи транзисторов и ШИМ. Периодическое частотное открывание/закрывание транзисторов в электросхеме обеспечивает изменение направление движения тока и получение синусоиды.

Принципиально не только лишь то, как работает инвертор напряжения, но и какую топологию формирования синусоидального сигнала он употребляет. Есть два главных варианта:

Топология «полумост» со сквозной нейтралью. Она отличается наименьшим количеством силовых транзисторов и довольно обычный схемой. К недочетам относится необходимость использования двухполярного источника электропитания, двойное число высоковольтных конденсаторов. Этот вариант применяют обычно для не очень массивных нагрузок (0,5-1 кВт).

Мостовая топология. Более распространенная схема в силовых преобразователях. Характеризуется завышенной надежностью, не просит большой входной емкости, обеспечивает малые пульсации на транзисторах. К недочетам относится завышенная сложность драйверов и увеличенное число транзисторов.

Аспекты выбора и расчет инвертора напряжения

Важные свойства инвертора:

• частота преобразователя напряжения и форма напряжения. Лучше приобрести аппарат, который выдает незапятнанный синусоидальный сигнал. К такому преобразователю можно подключать даже высокочувствительное оборудование;
• номинальная мощность. Она должна быть выше, чем суммарная нагрузка всех присоединенных потребителей;
• наибольшая пиковая мощность. Это значение определяет, какую самую большую нагрузку выдержит устройство при подключении техники с малым значением коэффициента cos ф. К такому оборудованию относятся электродвигатели, насосы, компрессоры;
• значение входного/выходного напряжения и силы электротока.

Дабы выполнить расчет нужной мощности DC/AC преобразователя, нужно:

1. Сложить мощность, потребляемую подключаемым оборудованием. Ее берут из паспортных данных на технику. К примеру, холодильник — 200 Вт, стиральная машина — 1500 Вт, пылесос — 1000 Вт. Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
2. Учитывать пиковую нагрузку. Для этого полученную сумму умножаем на коэффициент 1,3 (для рассматриваемого примера: 2700*1,3 = 3510 Вт).
3. Учитывать коэффициент cos ф для получения результата в вольт-амперах. Его значение для различного оборудования варьируется в границах 0,60. 0,99. Для расчета лучше принять наименьшую величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Конкретно на это значение следует ориентироваться при выборе инвертора.

Заключение

В статье подверглись рассмотрению главные разновидности преобразователей напряжения, особенности их работы и сферы использования. Также были приведены типовые электросхемы преобразователей напряжения и описаны аспекты выбора DC/AC инверторов.