Преобразователь переменного тока
До настоящего времени электроэнергия передается по проводам на большие расстояния в основном в виде переменного тока высокого напряжения. Расчеты показывают, что передача электроэнергии в виде постоянного тока высокого напряжения была бы гораздо выгоднее, так как потребовались бы провода примерно в 1,5 раза меньшего сечения и, соответственно, веса. В пользу постоянного тока говорит также высокая стоимость всякого рода компенсаторов различных потерь и перекосов в сетях переменного тока.
Передача постоянного тока на большие расстояния вместо переменного тормозится тем, что до сих пор не найдены простые способы получения мощных постоянных токов высокого напряжения и простые, недорогие способы трансформации напряжения постоянного тока.
Самая простая схема передачи постоянного тока по линиям электропередач (ЛЭП) была предложена швейцарским инженером Рене Тюри. В этой схеме на входе ЛЭП двигатель переменного тока вращал генератор постоянного тока, а на выходе — двигатель постоянного тока вращал генератор переменного тока. Такая схема имела довольно низкий КПД и низкую надёжность.
Для повышения КПД впоследствии на входе и выходе всех высоковольтных ЛЭП стали устанавливать повышающие и понижающие трансформаторы. При этом использовались преобразователи переменного тока в постоянный (на входе) и постоянного тока в переменный (на выходе).
Несмотря на то, что современный уровень развития преобразовательной техники довольно высок, стоимость преобразователей переменного тока в постоянный и, наоборот, довольно высока. И поэтому нет существенной выгоды от преобразования переменного тока в постоянный для передачи его на большие расстояния.
Автором настоящего сайта разработана конструкция преобразователя (ноу-хау автора) и способ преобразования переменного тока в постоянный и, наоборот, постоянного тока в переменный для больших и малых токов различных по величине напряжений.
Предлагаемая конструкция может быть использована также в качестве устройства для синхронизации электрических сетей переменного тока, устройств альтернативной энергетики и др.
Рассмотрим в упрощенном виде работу преобразователя переменного тока в постоянный, когда якорь (ротор) электрогенератора выполнен из одной обмотки. При вращении якоря в магнитном поле индуктора, график изменения переменного тока за один период (один оборот якоря) в системе координат представляет собой синусоиду. Одна часть синусоиды слева от оси Y, а вторая часть синусоиды справа от оси Y. Это означает, что левая часть синусоиды характеризует ток одного направления, а правая часть синусоиды означает ток другого направления.
Для получения постоянного тока каждый конец обмотки разделяем на два параллельных провода. После этого два конца обмотки подключаем к контактам одного контура преобразователя, а два других конца той же обмотки подключаем к контактам другого контура преобразователя. Второй контур преобразователя, в котором происходит изменение направления тока, «сдвинут» относительно первого контура на 180 градусов. Таким образом, на выходе двухконтурного преобразователя получаем постоянный ток.
Чем больше величина преобразуемого тока и напряжения, тем больше размеры преобразователей и тем выше предъявляются требования к надежности изоляции элементов преобразователя. Для небольших токов и напряжений используют двух контурные преобразователи, а для больших токов и напряжений используют много контурные, более сложные преобразователи переменного тока в постоянный ток.
Следует подчеркнуть, что низкая себестоимость изготовления, простая конструкция, небольшие затраты в процессе эксплуатации и замене преобразователей, широкое использование в различных областях энергетики гарантируют быстрое внедрение таких преобразователей и окупаемость затрат.