Преобразовательная техника и устройства

Силовая преобразовательная техника (СПТ) – устройства, применяющиеся для динамического или статического трансформирования электроэнергии (изменения параметров напряжения, кол-ва фаз, значения частоты и амплитуды, длительность импульсов).

На практике такие полупроводники используют в электроприводах, блоках питания, зарядных устройствах.

Три основных вида преобразований:

К категории «преобразовательная техника» также относятся стабилизаторы, задача которых обеспечить независимость выходного напряжения от колебаний, поступающих на вход. Полупроводники данного вида подразделяются по виду тока AC или DC.

Отдельно выделяют специализированные преобразователи:

• корректирующие величину переменного напряжения при неизменном количестве фаз и частоте;


• компенсаторы – усовершенствующие качество напряжения;


• преобразователи фаз, оставляющие неизменным частоту;


• преобразователи постоянного напряжения, настраивающие его величину;


• генераторы импульсов.

Составные части и особенности применения преобразовательной техники

Современные инверторы трансформируют любой ток любого вида в переменный с заданной частотой при помощи тиристоров или других транзисторных модулей.

Первый вариант рентабелен для энергоснабжения установок высокой мощности с выходным значением, исчисляемым в мегаваттах, и напряжением от 10кВ.

Входной выпрямитель превращает переменный ток источника в постоянный, в следующем модуле происходит фильтрация и сглаживание, а выходной инвертор трансформирует энергию снова в alternating current и придает ей необходимую частоту.

СПТ относится к промышленной электронике, толчком к развитию power electronics стало изобретение диодного полупроводника. Преобразовательная техника характеризуется малыми размерами, быстродействием, чувствительностью, надежностью и широким функционалом.

Все приборы состоят из управляющей части (аналоговые и цифровые) и силового компонента:

• вентилей;


• трансформаторов;


• реакторов;


• конденсаторов.

Задачи разработчиков инновационных преобразовательных устройств:

• повышение энергоэффективности;


• снижение отрицательного влияния вентильных преобразователей на сеть питания;


• усовершенствование цифрового управления;


• уравновешивание мощности и помехоустойчивости.

Основные затраты при поддержке преобразовательной техники

Основные затраты в данной отрасли приходятся на создание ПО и алгоритмов. Перспективными направлениями для инноваций считают интеграцию IT в проектирование, моделинг, изготовление и эксплуатацию техники данного вида.

Частотные преобразователи – основа электроприводов, применяющихся в промышленности, транспорте и энергетике.

СПТ выполняет задачи энергосбережения и автоматизации, регулируя напряжение и скорость вращения ротора согласно инструкциям оператора и показаниям индикаторов.

В связи с ограничением импорта в РФ и развитием В2В сферы у компаний-производителей данного вида продукции появилась возможность расширить клиентскую базу, а заказчики получают продукт с достойным параметром цена/качество, понятной документацией, быстрой доставкой и сервисным обслуживанием.

Заинтересованные в продвижении своих товаров компании, например, «Эффективные Системы», готовы предложить серийное и изготовленное на заказ оборудование, организовать его интеграцию в производственную систему и обучение персонала.

Основы преобразовательной техники

Электрическую энергию вырабатывают и передают электростанции, используя трехфазные линии электропередач со стандартной частотой и номиналами напряжения. В России это рабочая частота, равная 50 Гц, а в некоторых других государствах – 60 Гц.

И, тем не менее, народное хозяйство нуждается в совсем другом виде электроэнергии – это:

• электроэнергия постоянного тока;


• электроэнергия переменного тока с нестандартной частотой при источнике переменного напряжения;


• электроэнергия переменного тока, постоянного тока или импульсов нестандартной формы, когда используется первичный источник постоянного напряжения.

Однако, это далеко не полный перечень ситуаций, когда возникает необходимость в преобразовании электроэнергии из одного вида в другой.

Работа любого статического преобразователя основана на циклическом включении и выключении электронных ключей в заданном порядке. Принцип запирания электронного ключа определяет вид питающего напряжения.

Практически всегда включение любого последующего вентиля выключает вентиль предыдущий под действием подающего напряжения. Такой процесс движения тока называют коммутацией.

Если источник коммутирующего напряжения сеть переменного тока, то такая коммутация является сетевой или естественной. Если же использован дополнительный источник питания, то такая сеть носит название принудительной.

Силовая преобразовательная техника

Силовой преобразовательной техникой обычно называют:

• выпрямители;


• инверторы;


• преобразователи.

Выпрямитель представляет сбой электронное устройство, который преобразует переменный электрический ток на входе в постоянный на выходе. При этом постоянный ток на выходе выпрямителя пульсирует и чтобы его выровнять, ставят специальные сглаживающие фильтры.

Чаще всего в качестве выпрямляющего фильтра на выходе выпрямителя применяют диодный мост. В сегодняшних реалиях эта схема является самой распространенной и надежной.

Стабилизаторы служат для обеспечения постоянного напряжения на выходе. Такое напряжение не зависит от колебаний и скачков напряжения на входе, поступающего от внешнего источника питания.

Есть два вида стабилизаторов: стабилизаторы постоянного тока и стабилизаторы переменного тока. Есть несколько схем стабилизаторов, одна из которых является феррорезонансная.

Инверторы (преобразователи частоты) используются тогда, когда стоит задача преобразовать переменный или постоянный ток в переменный с заданной частотой. При этом в инверторах предусмотрена плавная или ступенчатая регулировка частоты напряжения на выходе.

В качестве ключей в инверторах используют транзисторные IGBT- модули либо тиристорные инверторы. При этом тиристорная сборка лучше переносит нагрузку, чем транзисторная, обеспечивает стабильную мощность на выходе и имеют рабочее напряжение в несколько десятков киловольт. Так работает инвертор.

Стабилизатор напряжения служит для подачи напряжения на выходе, соответствующего государственным стандартам. Это дает возможность сберечь электронику от перегорания в случае резких скачков напряжения

Транзисторная преобразовательная техника

К транзисторной преобразовательной технике относятся все преобразовательные приборы, использующие принцип работы транзисторов.

Поскольку транзисторы могут быть разные по своим свойствам и характеристикам, то, соответственно, и приборы, собранные на их основе обладают различными характеристиками. Так как транзисторные ключи, собранные на полевых транзисторах, обладают большим быстродействием, то и приборы, собранные на их основе надежны и долговечны.

Преобразовательная техника и электроника

К преобразовательной технике и электронике можно причислить различные электронные устройства, собранные на полупроводниковых приборах.

К ним относятся:

• дешифраторы и шифраторы;


• сумматоры и полусумматоры;


• компараторы;


• универсальные регистры;


• цифроаналоговые преобразователи.

Производители и поставщики преобразовательной техники

Поскольку всей силовой технике приходится работать при повышенных нагрузках, то становится понятно, что самой уязвимой частью являются силовые конденсаторы. Именно поэтому создание и производство надежных и долговечных конденсаторов так актуально сегодня.

Продукция российского завода «Нюкон» пользуется огромной спросом на рынке электронной техники. Даже если вдруг произошел пробой, силовой конденсатор остается в рабочем состоянии, так как разбит на множество ячеек и при пробое выходит из строя только один сектор, а само изделие продолжает работать. И в конце срока эксплуатации емкость конденсатора все равно остается достаточно значительной – примерно 98% от начальной.

ЗАО "Электровыпрямитель-ЗСП» имеет более чем 60 - летний опыт разработки производства преобразовательной техники.

Instart производит преобразователи частоты и устройства плавного пуска.

НПП "ЭЛЕКТРОИСТОЧНИК"  специализируется на разработке нестандартной преобразовательной техники, а также выпуске нестандартных электротехнических устройств небольшими сериями.

На НПП ООО "ТомИУС-ПРОЕКТ" производятся программные и аппаратные средства для АСУТП, а также автоматизированные системы управления технологическими процессами на промышленных объектах.

Среди поставщиков преобразовательной техники можно отметить компанию ООО «КомплектИнжинирингТехнологии», которая предлагает продукцию отечественного и зарубежного производства. На поставках электротехнических устройств специализируется ООО «АСМ тесты и измерения».

Особенности усилительно-преобразовательных устройств

Практически вся электрическая энергия, которая вырабатывается на электростанциях, в большей степени представляет собой переменный ток определенной частоты.

Но для огромного количества электрических приборов необходим другой вид электроэнергии.

В основном в работе бытовых устройств используются постоянный и переменный токи, в связи с этим нужно преобразовывать один ток в другой, инвертируя его.

Практически половина выработанной электроэнергии проходит процесс преобразования. Для того чтобы облегчить данную задачу, было разработано множество преобразовательных устройств.

Усилительно-преобразовательных устройств представляет собой аппарат, без которого не смогли бы работать множество приборов автоматического управления.

Для того чтобы создать управляющий контроль над устройством, необходимо, чтобы чувствительный элемент имел определенную мощность.

Однако не все аппаратные части имеют достаточные показатели для того, чтобы регулировать систему

Усилительно-преобразовательное устройство производит сравнение двух сигналов: входного и обратной связи. Если между ними есть разница в показателях, то усилитель увеличивает значения до нужного результата. Благодаря этому исполнительный механизм приводится в действие.

Производство электронных преобразовательных устройств

Производство преобразователей с недавнего времени стало регламентировано определенными стандартами. Стандарт IPC-9592 подробно описывает требования механических параметров такие, как форма устройства, его размер и конфигурация, необходимо ли элементу охлаждение.

Электрические параметры учитываются с точки зрения интерфейса источника питания, частоты и тока. Обязательно должны быть указаны допустимые реакции на воздействие окружающей среды, например, при перевозке, влажности или вибрации.

В документации, прилагаемой к техническому устройству, обязательно должны уточняться:

• допуски;


• форма и электрические характеристики;


• к какому из типов относится устройство (Class 1, содержащий стандартные устройства, или Class 2, включающий в себя специализированные механизмы с расширенным функционалом).

Стоит не забывать о таких пунктах, как физические размеры устройства, контроль качества, маркировка изделия, надежность и безопасность эксплуатации. Все это должно быть задокументировано.

Производство электронно-преобразовательных устройств нового типа предполагает проверку анализа DFMEA, которая должна производиться еще на стадии разработки. Данный анализ необходим для решения сразу нескольких проблем: установление потенциальных отказов компонентов и меры по устранению или снижению угрозы при появлении неполадок.

Производители и поставщики преобразовательных устройств

Известными и популярными поставщиками электронно-преобразовательных устройств являются компании:

• Siemens;
• Schneider Electric;
• ABB.

Компания Siemens на рынке электроэнергетики уже более 150 лет. Она зарекомендовала себя как хороший производитель. Немецкое качество в их устройствах гарантирует максимальную и долгосрочную работоспособность прибора.

Шнайдер Электрик предпочитают удивлять своей надежностью и эффективностью. В последние годы компания все больше развивается и дополняет свои устройства новыми инновационными решениями.

Компания ABB прославилась тем, что помимо разработки новых технических решений, они уделяют особое внимание безопасности при эксплуатации.

Больше о современной силовой, транзисторной, преобразовательной технике и устройствах можно узнать на выставке «Электро».

Преобразовательная техника
Электрическая техника для кухни
Электрическая техника