Вы находитесь здесь: Главная > Изобретения, Энергетика > Выпрямитель переменного тока

Выпрямитель переменного тока

выпрямитель переменного тока

Рис.1

Почему постоянный ток не производится и не используется в промышленных масштабах наравне с переменным током, хотя есть области энергетики, народного хозяйства, в которых использование постоянного тока гораздо выгоднее, чем использование переменного тока. А в некоторых сферах (электронное оборудование и приборы) постоянный ток просто необходим.

Прошло уже более века с тех пор как Н. Тесла разработал и внедрил силовое оборудование и аппаратуру для производства и потребления переменного тока, а М.Доливо-Добровольский разработал 3-х фазные ЭГ и ЭД, большую часть электроэнергии на Земле человечество производит и потребляет в виде переменного тока. Преимущества переменного тока заключаются в том, что 3-х фазные ЭГ и ЭД достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Экономически мало затратные.

Не буду перечислять все известные преимущества, не состоявшегося до настоящего времени более масштабного использования, постоянного тока в разных отраслях промышленности, коснусь только еще раз некоторых преимуществ постоянного тока перед переменным при использовании постоянного тока для передачи электрической энергии на большие расстояния. Википедия отмечает при этом следующие преимущества постоянного тока:        ссылка

1) электропередача может иметь любую длину и мощность, так как отпадает проблема электрической устойчивости;

2) пропускная способность воздушных и кабельных линий значительно повышается, а их протяженность ничем не ограничивается;

3) повышается надежность электропередачи и появляется возможность объединения станций и систем даже разной частоты, так как отпадает необходимость их синхронизации;

4) благодаря отсутствию поверхностного эффекта и способности постоянного тока при прохождении через землю охватывать ее огромные толщи, возможно уменьшение сечения проводов и использование земли в качестве обратного провода линии передачи;

5) легко регулируется значение передаваемой мощности и ее направление с помощью преобразователей-выпрямителей

6) развитие системы передачи постоянным током не требует перестройки оборудования действующих электрических станций и систем.

Впервые схему передачи электроэнергии постоянным током на большие расстояния предложил русский ученый-инженер М. О. Доливо-Добровольский еще в 19 веке. Суть ее в том, что на передающем пункте электростанция вырабатывает переменный 3-х фазный ток. В том же пункте устанавливают ЭГ постоянного тока с приводом от ЭД или от сети переменного тока и передают электроэнергию постоянного ток на приемный пункт, где используют ЭГ переменного тока, который приводится во вращение с помощью ЭД, использующего переданный постоянный ток. И далее снова генерируют электроэнергию переменного тока в пункты назначения. В настоящее время эта схема передачи сохраняется только с использованием вентилей и инверторов. Для больших мощностей в качестве вентилей применяются ртутные выпрямители.

Несмотря на очевидные, приведенные выше, преимущества использование постоянного тока не получило должного распространения в мировой энергетике. Это связано прежде всего с отсутствием простых по конструкции, надежных в эксплуатации, недорогих источников получения постоянного тока и оборудования для преобразования переменного тока в постоянный и наоборот. Немаловажным сдерживающим фактором является также сложное и дорогостоящее оборудование подстанций постоянного тока.

В предыдущей статье на моем сайте сообщалось о разработке достаточно простых конструкций ЭГ и ЭД постоянного тока различных модификаций, которые позволяют повысить надежность их эксплуатации, повысить мощности, передаваемые по линиям электропередач и снизить затраты на производство ЭГ и ЭД постоянного тока до значений сравнимых с затратами на изготовление ЭГ и ЭД переменного тока. А также предлагалась конструкция преобразователя переменного тока в постоянный с разделением проводов фазы на две параллельные линии в каждой из которых использовались кремниевые диоды, или тирристоры. Но такая схема имеет ограничения по мощности и не обладает высокой надежностью.

инвертор

Рис.2

В этой статье речь пойдет о выпрямителе переменного 3-х фазного тока в постоянный. К настоящему времени разработано большое количество преобразователей (выпрямителей-вентилей) переменного тока в постоянный и наоборот преобразователей постоянного тока в переменный (инверторов). На Рис.1,2 показано как выглядят, соответственно, выпрямитель и инвертор небольшой мощности, в которых используются полупроводниковые схемы выпрямления.

Немного истории. Во времена Н.Теслы для выпрямления тока использовались роторные преобразователи с частотой 25Гц. Затем были разработаны селеновые выпрямители и выпрямители на основе окиси меди, которые использовались в блоках питания небольшой мощности. Долгое время в основном использовались ртутные выпрямители, которые сохранились в некоторых областях энергетики до настоящего времени. С появлением кремниевых диодов началась эра полупроводниковых однопериодных и двухпериодных выпрямителей. К настоящему времени эти выпрямители, наряду с тиристорными, получили широкое распространение.

Электронная аппаратура на базе полупроводниковых элементов для выпрямления переменного тока представляет собой сложное и дорогостоящее оборудование. Достаточно сказать, что применяемые для выпрямления переменного 3-х фазного тока большой мощности тиристорные выпрямители содержат в каждой из 3-х фаз сотни тиристоров.

Разработанный мною новый способ выпрямления переменного 3-х фазного тока в постоянный (ноу-хау) и конструкция самого выпрямителя, а также разработанные мной достаточно простые конструкции ЭГ и ЭД постоянного тока различных модификаций, о которых сообщалось в предыдущей статье, в случае их внедрения в отечественной энергетике, (надеюсь) позволит устранить сложившееся годами не равновесие в пользу постоянного тока, и позволит, по меньшей мере, на равных условиях использовать и постоянный и переменный ток.

блок-схема выпрямителя

Рис.3

Выпрямитель представляет собой устройство (назовем его «черный ящик»), на вход которого подается переменный ток, а на выходе получаем постоянный ток высокого качества, т.е. практически отсутствуют пульсации тока. «Черный ящик» потому, что выпрямитель содержит ноу-хау, которое в настоящей статье не раскрывается. В конструкции выпрямителя не используется никакой электроники, никаких механических приводов, отсутствуют узлы и детали вращения. Различные модификации выпрямителя могут быть рассчитаны для работы в условиях подачи на его вход различных мощностей от нескольких киловатт до десятков мегаватт. Правда при работе на больших мощностях потребуется охлаждение выпрямителя.       В устройстве выпрямителя используются недорогие узлы и детали, а также материалы, которые применяются в большинстве устройств электротехнического оборудования и приборов отечественного производства в энергетике. Выпрямитель может быть смонтирован как на действующих, так и на вновь создаваемых ГЭС, ТЭЦ, атомных ЭС, а также на установках с альтернативной энергетикой. На Рис.3 приведена блок-схема предлагаемого выпрямителя.

Выпрямитель занимает незначительный объем (зависит от мощности на входе выпрямителя) и может быть установлен как в здании ЭС вблизи с ЭГ, так и в любом другом месте, где есть необходимость преобразования переменного тока в постоянный. Затраты на изготовление выпрямителя незначительные. Не ошибусь, если скажу, что эти затраты на порядок ниже затрат на аналогичное электронное оборудование. Сроки изготовления опытной и серийной модели выпрямителя, с учетом выполнения рабочей документации, составят примерно один — два   квартала. Выпрямитель достаточно простое устройство, не требует капитального и другого периодического обслуживания (контроля), при соблюдении инструкции по эксплуатации, он долговечен.

С использованием предлагаемого выпрямителя можно представить себе следующую примерную схему передачи постоянного тока по подводным кабелям. С одного берега к ЛЭП 3-х фазного переменного тока через соответствующие трансформаторы подключают выпрямитель (выпрямители) и по подводному кабелю передают постоянный ток. На противоположном берегу постоянный ток можно преобразовать снова в 3-х фазный ток с помощью инверторов, или с помощью 3-х фазного ЭГ, а можно по параллельным линиям передавать постоянный ток конечным потребителям и там, при необходимости преобразовать постоянный ток в переменный.

В заключение хотел бы еще раз подчеркнуть, что мной разработано основное силовое конкурентно способное на мировом рынке оборудование и узлы (ЭГ, ЭД, ТСУ, выпрямители и рубильники различных модификаций) для экономически выгодного практического получения, передачи и потребления постоянного тока в широких масштабах. Осталось «немного» – внедрить разработанные устройства в нашу консервативную энергетическую промышленность.

Примечание. Приношу извинения посетителям моего сайта за то, что эта статья, представляет собой больше рекламу, чем описание устройства выпрямителя. Но на данном этапе я не могу раскрыть ноу-хау, так как не подано заявки на изобретение.

 

 

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus

Tags:

Оставить комментарий