ОПЭвЭС лекции

электролит, оставляя по одному электрону согласно реакции

изготовления сердечников, или переводят в UF6 с целью обогащения изотопом 235U.

Регенерация ядерного топлива – сложный процесс переработки высокорадиоактивных веществ, непременным условием проведения которого является обеспечение защиты персонала от радиоактивного излучения путём дистанционного управления всеми операциями даже после длительной выдержки отработавших ТВЭЛов в специальных хранилищах. При этом в каждом аппарате обрабатывается ограниченное количество делящихся веществ в целях предупреждения возникновения спонтанной цепной ядерной реакции. Сложную проблему представляет переработка и обезвреживание радиоактивных отходов. Разработаны методы остекловывания и битумирования отходов и захоронения их в отверждённом виде в глубокие геологические формации.

Энергетика на топливных элементах.

Одним из перспективных способов прямого экологически чистого преобразования энергии химических реакций в электрическую является технология с использованием топливных элементов.

Топливный элемент («электрохимический генератор») представляет собой гальванический элемент, в котором в качестве химически активного вещества отрицательного электрода используется горючее (водород, углеводороды, генераторный газ и др.), а химически активного вещества положительного электрода – окислитель (кислород, воздух, хлор и др.). В топливном элементе окисление горючего и восстановление окислителя происходит на отрицательном и положительном электродах электрохимическим путем с выделением энергии химической реакции непосредственно в виде электрической энергии.

Рассмотрим как происходит токообразующий процесс на примере водородно-кислородного

топливного элемента (см. рис.18). Топливный элемент состоит из двух электродов, разделённых между
							собой электролитом - раствором
			4
							щёлочи		(КОН).		К
							отрицательному			электроду
							подводится		водород,		к
							положительному –			кислород.
							Продукт	окисления		водорода
							(вода)	во	время	реакции
	3
							отводится		от	топливного
					1
							элемента.		Для	увеличения
							поверхности		раздела	трех	фаз
					Кислород
							(электрод	–	электролит –		газ)
							электроды		изготавливаются

Водород

О2

пористыми.

Подведенный

к

отрицательному

электроду

Н2

водород адсорбируется на сухой

стороне электрода, диссоциирует

благодаря

его каталитическому

действию до атома Н, который и

Вода

Н2О

2

поглощается электродом за счёт

химической реакции с металлом

Рис. 18. Принципиальна схема водородно-кислородного топливного

электрода,

образуя

соединение

элемента

Ме-Н. Затем атомы водорода

1 – кислородный электрод (катод); 2 – раствор электролита (КОН); 3

вследствие

снижения

– водородный электрод (анод); 4 – потребитель электроэнергии

концентрации диффундируют к

границе трёх фаз и переходят в

Ме-Н +ОН¯→ Н2О + Ме + ē. Суммарная реакция на водородном электроде

2Н2 +4ОН¯→ 4Н2О + 4ē.

На положительном электроде кислород адсорбируется, диссоциирует до атомарного состояния, диффундирует к границе трёх фаз и переходит в электролит с захватом двух элементарных зарядов, образуя отрицательные ионы согласно реакции

Ме-О + 2ē + Н2О → Ме + 2ОН¯. Суммарная реакция на кислородном электроде

О2 + 2Н2О + 4ē → 4ОН¯.

Отрицательные ионы ОН¯ проходят через электролит к отрицательному электроду, где соединяются с положительными ионами водорода, образуя воду.

Общее уравнение токообразующего процесса в кислородно-водородном топливном элементе

2Н2 + О2 = 2Н2О + Qр.

21

Для того, чтобы процесс шел непрерывно, необходимо постоянно подавать топливо (Н2) и окислитель (О2) и отводить продукты реакции (Н2О).

Общий коэффициент полезного действия топливного элемента определяется как

где

			W		1	W
	г		Q			Q
				p			p

η= ηгηеηi ,

-коэффициент использования химической энергии топлива; W = Qp+ Q

– электрическая энергия, получаемая в топливном элементе; Qp – тепловой эффект реакции, протекающей в элементе; Q – энергия, определяемая степенью неупорядоченности движения молекул веществ, являющихся начальными и конечными продуктами реакции, протекающей в топливном элементе. Величина этой энергии может быть отрицательной, положительной или равной

	нулю; η			U	- КПД по напряжению; U – напряжение на зажимах электродов топливного элемента
		e		E
								P	т
	под нагрузкой; Е – теоретическая величина ЭДС топливного элемента;					ηi				- КПД по току; РТ –
								Р
									д

теоретически необходимое количество реагентов для получения одного ампер-часа электричества; РД

– фактическое количество затраченных реагентов.

На экономичность работы топливного элемента влияют:

-возможность наиболее полного использования энергии окисления топлива;

-скорость протекания процесса окисления;

-отсутствие побочных реакций при протекании процесса окисления.

Классификация топливных элементов:

1.По агрегатному состоянию топлива (газообразное, жидкое, твердое);

2.По типу электролита (щелочной или кислый) или по состоянию (жидкий, твердый);

3.По температурному интервалу работы - низкотемпературные (до 1000С), среднетемпературные (до 3000С) и высокотемпературные (свыше 3000С);

4.По типу действия – прямого и косвенного; с регенерацией продуктов реакции и без регенерации; с

Рис. 19. Вольтамперные характеристики топливных элементов.

1 – элемент Бекона (2000С, 28 атм); элемент Юсти (800С, 2,5 атм); 3 – низкотемпературный элемент «Юнион Карбайд»; 4 – элемент «Электрик Сторэдж Бэттерн»; 5 – элемент Давтяна в схеме Горина (7000С, 1 атм); 6

– редокс-элемент; 7 – элемент Бишоффа (7500С, 1 атм)

расходуемыми и нерасходуемыми электрода-ми и т.д.

Рабочее напряжение на зажимах элемента в зависимости от его типа колеблется в пределах от 0,5 до 0,9В и выше, при плотности тока от 50 до 900 и выше мА/см2 рабочей поверхности электрода.

На рис. 19 приведены вольтамперные характеристики некоторых типов топливных элементов.

КПД топливных элементов зависит от тока нагрузки в имеет явно выраженный максимум, при котором его величина может достигать в зависимости от типа значения 0,6 и выше.

Термоэлектрические генераторы.

Принцип работы основан на использовании эффекта, обнаруженного в середине ІΧΧ века.

Суть открытого эффекта заключается в следующем: при прохождении электрического тока через контакт двух проводников, сделанных из различных материалов, в зависимости от его направления, помимо Джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла

22

Рисунок 22. Использование полупроводников р- и n-типа в термоэлектрических холодильниках

Пельтье. Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и используемых электрических режимов.

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного метала в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате происходит охлаждение. Более полная теория учитывает изменение не потенциальной энергии при переносе электрона из одного металла в другой, а изменение полной энергии.

Эффект Пельтье, как и многие термоэлектрические явления, выражен особенно сильно в цепях, составленных из полупроводников с электронной (п-тип) и дырочной (р-тип) проводимостью.

Рассмотрим термоэлектрические процессы, происходящие в контакте таких полупроводников. Допустим, электрическое поле имеет такое направление, что электроны в полупроводнике n-типа и

дырки в полупроводнике р-типа будут двигаться навстречу друг другу. Электрон из свободной зоны полупроводника n-типа после прохождения через границу раздела попадает в заполненную зону полупроводника р-типа и там занимает место дырки. В результате такой рекомбинации освобождается энергия, которая выделяется в контакте в виде тепла. Этот процесс иллюстрирует рисунок 20.

Рис. 20. Выделение тепла Пельтье при	Рис. 21. Поглощение тепла при контакте
контакте полупроводников n- и p-типа	полупроводников n- и p-типа

При изменении полярности электрического поля на противоположное (см. рис.21) электроны в полупроводнике n-типа и дырки в полупроводнике р-типа будут двигаться в противоположные стороны. Дырки, уходящие от границы раздела, будут пополняться в результате образования новых пар электронов и дырок при переходах электронов из заполненной зоны полупроводника р-типа в свободную зону. На образование таких пар требуется энергия, которая поставляется тепловыми колебаниями атомов решетки. Электроны и дырки, образующиеся при рождении таких пар, увлекаются в противоположные стороны электрическим полем. Поэтому пока через контакт идет ток, непрерывно происходит рождение новых пар. В результате в контакте тепло будет поглощаться.

Использование полупроводников р- и n-типа проводимости в термоэлектрических холодильниках иллюстрирует рисунке 22. Объединение большого количества пар полупроводников р- и n-типа позволяет создавать охлаждающие элементы – модули Пельтье сравнительно большой мощности. Конструктивное исполнение полупроводникового термоэлектрического модуля Пельтье представлено на

рисунке 23.

Модуль Пельтье, представляет собой термоэлектрический холодильник, состоящий из последовательно соединенных полупроводников р- и n-типа, образующих р-n- и n-p-переходы. Каждый из

таких переходов имеет тепловой контакт с одним из двух радиаторов. В результате прохождения электрического тока определенной полярности образуется перепад температур между радиаторами модуля Пельтье: один радиатор работает как холодильник, другой радиатор нагревается и служит для отвода тепла.

Термоэлектрические характеристики элемента Пельтье представлены на рис. 24.

23

Рис. 23. Конструктивное исполнение полупроводникового термоэлектрического модуля Пельтье

U(B) dT(K)

	U(I)
20 80	dT(Qc)

dT(I)

10 40

			I = 1	I = 2,5		I = 4 I = 5,5
				4,0		8,0			12,0		I(A)
		0,0		40,0			80,0		120,0	Qc(W)

Рис. 24. Термоэлектрические характеристики модуля Пельтье

Термоэлектронные преобразователи.

Тепло может быть превращено непосредственно в электрическую энергию с помощью вакуумных или плазменных термоэлектронных диодов. В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип действия плазменного термоэлектронного прибора. На рис. 25 представлен поперечный разрез цезиевого преобразователя.

Принцип работы термоэлектронного преобразователя заключается в следующем. Концентрируя при помощи параболического зеркала солнечное излучение на катоде установки, производят его разогрев. Нагретый катод эмитирует электроны, которые собираются на близко расположенной поверхности холодного анода. Для нейтрализации объёмного заряда в межэлектродном пространстве, затрудняющего перемещение электронов от катода к аноду, используется цезиевое покрытие анода, способствующее поверхностной ионизации цезия, нейтрализующей заряд.

Катодный узел состоит из двух вольфрамовых дисков с танталовой фольгой толщиной 0,025 мм в качестве токоотводящей прокладки, сваренных между собой с помощью платины. Анод изготовлен из никеля и отстоит от катода на расстоянии 0,13 мм.

Нагрузочные характеристики преобразователя при различных температурах цезиевого резервуара приведены на рис. 26, а расчетный КПД преобразователя в функции температуры катода – на рис. 27.

24

4

3

1

2

5

6

7

8		10

9

Рис. 25. Поперечный разрез цезиевого преобразователя, нагреваемого солнцем и радиатора

1 – катод; 2 – катодная фольга; 3 – керамика; 4 – подвод к катоду; 5 – подвод к аноду; 6 – устройство для обеспечения зазора между анодом и катодом; 7 – анод; 8 – радиатор; 9 – резервуар; 10 – никелевая секция.

Рис. 26. Нагрузочные характеристики
преобразователя при различных температурах
цезиевого резервуара	Рис. 27. Расчетный КПД преобразователя
1 – tCs=2700C; 2 – tCs=2950C; 3 – tCs=3200C; 4 –	в функции температуры катода
tCs=3400C (температура катода ТК~21000С).

		Лекция 6
	1.Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в
	электрическую по схеме возобновляемые источники – электроэнергия (продолжение).
1	Магнитогидродинамические генераторы.

Идея получения электроэнергии при движении электропроводной жидкости в магнитном поле не является новой и основана на хорошо известном принципе, который заключается в том, что при пересечении проводником магнитных силовых линий в нем генерируется электродвижущая сила. При использовании в качестве рабочего тела жидкого проводника удается сразу превратить механическую энергию в электрическую, однако если в электрическую энергию должна быть превращена тепловая, то следует использовать газообразный проводник.

В то время как в обычном турбогенераторе энергия пара первоначально превращается в механическую энергию в турбине, а затем – в электрическую в генераторе, в МГД-генераторе рабочее тело

25

уже действует как проводник (см. рис.28). Поскольку рабочее тело имеет довольно высокую температуру (порядка 2000…30000С), то в качестве него используется ионизированный газ. При протекании газа в

Движение

		Пар
						Ток
	Горячий ионизированный
		газ
а)				б)

Рис. 28. Паровой турбогенератор (а) и МГД-генератор (б)

канале, пронизанном силовыми линиями магнитного поля, между его боковыми стенками-электродами возникает разность потенциалов, приводящая к появлению электрического тока во внешней цепи, образованной нагрузкой и электродами.

Повышенная температура рабочего тела обеспечивает более высокий термический КПД установки и возможность использования МГД-генератора в открытом цикле в комбинации с турбиной (см. рис. 29).

Схема установки включает в себя два контура – контур МГД-генератора , содержащий компрессор, регенератор, МГД-генератор; контур паросиловой установки, содержащий паровой котёл, турбину высокого давления, приводящую во вращение вал компрессора контура МГД-генератора, турбину среднего давления,

Рис. 29. МГД-генератор в комбинации с установкой парового цикла

	К регенератору			Отвод энергии
					Магнитное
Электроды					поле
						Катушка
						соленоида

Поток газа

Рис. 30. Вихревой МГД-генератор электроэнергии

вал которой связан с валом электрического генератора, турбину низкого давления, также соединенную с электрическим генератором. В целях наиболее полного использования энергии отработавших газов в контур паросиловой установки включены экономайзер и теплообменник.

МГД-генератор может быть выполнен либо прямоточным (см. рис. 28), либо вихревым (см.

рис 30).

Принцип работы установки заключается в следующем. Поступающий в регенератор от компрессора контура МГД-генератора воздух подогревается и подаётся в камеру сгорания. Газовая смесь, имеющая температуру 26100С, из камеры сгорания подаётся в МГД-генератор. С

26

выхода генератора отработавшие газы с температурой 22600С под давлением 1,38 атм. проходят через диффузор, где давление повышается до 1,48 атм., в регенератор, где происходит их охлаждение до 17700С за счет отдачи теплоты на подогрев поступающего из компрессора воздуха. Затем газы направляются в паровой котёл, где подогревают пар, а оттуда с температурой в 4810С – в экономайзер и теплообменник, где

происходит их окончательное охлаждение до температуры 1490С и выброс.
	В паровом котле паросилового контура
	перегретый до температуры 5350С под давлением 170
	атм. подается в турбину, отработав в которой под
	давлением 38 атм. направляется опять в котёл, где вновь
	подогревается до 5380С и подаётся во вторую турбину,
	вращающую электрический генератор. Отработавший
	во второй турбине, но обладающий еще достаточно
	значительной энергией, пар направляется в третью
	турбину,	также	связанную		с	электрическим
	генератором, в которой он почти полностью теряет
	энергию. Отработавший во второй турбине пар низкого
	давления вместе с конденсатом поступает в
	теплообменник, где происходит его дальнейшая
	конденсация. Конденсат направляется в теплообменник,
	где отбирает теплоту у отработавших газов МГД-
	генератора, а остатки несконденсировавшегося пара –
	во второй теплообменник контура для полной
	конденсации. После смешивания с паром, поступившим
	из теплообменника, конденсат попадает в последний
	теплообменник , из которого – в экономайзер для
Рис. 31. Зависимости Р=φ(I) и Р=f(I)	предварительного подогрева, а оттуда – в паровой
	котёл.
МГД-генератора
		Зависимости		Р=φ(I)		и U=f(I)	МГД-
	генератора приведены на рис. 31 и 32.
		Применение МГД-генератора в комбинации
	с паросиловой установкой позволяет повысить
	КПД последней на 16% и более.
		Установки с МГД-генераторами обладают
	высокими		удельными			энергетическими
	показателями при реализации больших мощностей.
	Так	при выходной		мощности		порядка	10ГВт,

индукции магнитного поля в 1 Тл и скорости ионизированного газа 103 м/с при использовании магнита без сердечника удельная выходная мощность генератора, отнесённая к весу катушки магнита равна 22 кВт/кг, а при выходной мощности

100 МВт – 1,1 кВт/кг.

Рис. 32. Зависимость U=f(I) МГД-генератора.

Электростатические генераторы.

В отличие от электромагнитной машины, где преобразование механической энергии в электрическую

происходит за счет движения зарядов (протекания тока) по проводнику, находящемся в магнитном поле, в

электростатических генераторах заряды неподвижны по отношению к носителю.

Электростатические генераторы могут работать по принципу переноса заряда от одного электрода к

другому,

находящемуся под более высоким потенциалом (генератор Ван де Грааффа),

или по принципу

переменной

электрической

ёмкости

C2

(параметрическая машина).

VD1

Основной принцип работы генератора –

– U2

+U1

R

S

обмен

энергией

между

механической

и

электрической

системами

при

помощи

переменной электрической ёмкости.

C3

C4

Рассмотрим

принцип

работы

C1

параметрической

машины

на

примере

дискового генератора постоянного тока.

Принципиальная

электрическая схема цепей

VD2

генератора приведена на рис. 33.

Сущность

Рис. 33. Принципиальная электрическая схема цепей

процесса,

происходящего

в

генераторе

заключается в том, что при вращении ротора

генератора

27

Рис. 34. Схема 6-типолюсной системы ротор-статор

				q=Cu
	и
	i	dq	С	du	u	dC	,
		dt		dt		dt

мгновенное значение электрической мощности

p ui uC	du	u	2	dC	.
	dt			dt

Напряжение на обкладках конденсатора С2 при максимальной величине ёмкости

(С2макс), равно U1, а при минимальной (С2мин), - U2. Величина заряда, протекающего

через конденсатор за время t=t2-t1 изменения ёмкости от

С2мин до С2макс

	t2	U2		du		С2макс		dC
	q idt		С		dt		u		dt
	t1	U1		dt		С2мин		dt

машины изменяется величина ёмкости С2 между пластинами ротора (R) и статора (S). На ротор подается постоянное напряжение U1, что приводит к заряду ёмкости С1 и С2. Величина ёмкости С2 зависит от положения пластин ротора и статора друг относительно друга (см. рис. 34). При перекрытии пластинами ротора пластин статора ёмкость максимальна, при установке пластин ротора между пластинами статора – минимальна. При увеличении ёмкости конденсатора С2 происходит заряд его по цепи верхняя обкладка С1 – С2 – VD2 – нижняя обкладка С1. При уменьшении величины ёмкости С2 накопленный в ней заряд возвращается в конденсатор С1 по цепи обкладка R конденсатора С2 – С1 – нагрузка – клемма «- U2» – VD1 – обкладка S конденсатора С2. При дальнейшем повороте ротора происходит увеличение ёмкости конденсатора С2 и процессы в схеме повторяются.

Мгновенные значения величин заряда q, напряжения U и тока i в конденсаторе связаны, как известно, соотношениями

Рис. 35. Модель электростатического генератора

Модель электростатического генератора приведена на рис. 35.

Генераторы используются главным образом для получения высоковольтного напряжения. Поэтому в качестве изолятора целесообразно использовать сверхвысокий вакуум. При использовании изоляции с электрической прочностью 40 кВ/мм и скорости вращения стального диска диаметром 480 мм в 50000 об/мин мощность генератора достигает 5 кВт. При повышении электрической прочности до 80…100 кВ/мм этот же диск будет генерировать мощность 20 кВт и более при удельной мощности до 2,2 кВт/кг. КПД генератора составляет 98…99%.

Лекция 7

1.Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую по схеме возобновляемые источники – электроэнергия (продолжение).

2. Критерии и сравнительная оценка различных способов получения электроэнергии. 3. Устройства преобразования электрической энергии: назначение, классификация, структурные схемы, краткая характеристика.

28

4. Структурные и принципиальные электрические схемы устройств для преобразования электрической энергии на постоянном и переменном токе

Электромеханические генераторы.

Преобразование механической энергии в электрическую может осуществляться как на переменном, так и на постоянном токе. В качестве примера рассмотрим принцип работы трехфазной электрической машины (см. рис.36).

В электрической машине одна из трехфазных обмоток (1)

2

размещается

на

статоре 2,

а

вторая

(3)

– на роторе 4. Между

статором и ротором имеется воздушный зазор, который для

1

улучшения

магнитной

связи

между

обмотками

делается

по

возможности меньшим. Фазы обмотки статора AX, BY, CZ,

уложенные в равномерно распределённые по окружности статора

пазы соединяют по схеме звезда или треугольник и подключают к

трехфазной сети. Трехфазная обмотка ротора уложена в пазах,

равномерно распределённых по окружности ротора. При вращении

ротора проводники его обмоток пересекают магнитное поле

машины, обусловленное остаточным потоком, что приводит к

наведению в обмотках статора ЭДС, под действием которой

начинает протекать

ток от

генератора

в

сеть.

Протекающий

в

3

обмотках статора ток усиливает поле машины, что способствует

возрастанию

ЭДС

и

увеличению

тока,

отдаваемого

в сеть.

4

Одновременно происходит возрастание

нагрузочного

момента

М,

противодействующего

крутящему.

По

достижении

равенства

Рис.36. Трехфазный генератор

крутящего и нагрузочного моментов скорость вращения, а,

следовательно,

и

частота

питающей

сети

стабилизируются.

Дальнейшее возрастание тока нагрузки (а, следовательно, и нагрузочного момента) или уменьшение крутящего момента приведёт к снижению частоты вращения, вплоть до остановки машины.

Принцип работы генератора постоянного тока поясним, используя рис. 37. Машина имеет явно выраженные полюсы N и S, на которых расположены обмотки возбуждения. Статор машины насчитывает четное количество полюсов, как правило, от двух до шести. Ротор машины, называемый в машинах постоянного тока якорем, содержит

	равномерно		распределённые			по	его
	окружности пазы, в которые уложена
	обмотка. Обмотка якоря выполняется
	замкнутой, симметричной. При вращении
	якоря проводники его обмотки пересекают
	силовые	линии		магнитного			поля,
	обусловленного остаточным потоком, что
	способствует наведению в них ЭДС.
	Токосъём	в	машине		осуществляется
	посредством щеток, располагаемых на
	геометрической нейтрали машины. При
	подключении		к	щеткам	сопротивления
	нагрузки через обмотку якоря протекает
Рис. 37. Генератор постоянного тока	постоянный ток Ia, направление которого
	определяется		направлением			ЭДС.	Под

действием ЭДС в цепи нагрузки начинает протекать ток, способствующий возрастанию магнитного потока генератора и дальнейшему увеличению ЭДС. В машинах с независимым возбуждением поле машины полное и не зависит от тока нагрузки.

2	Поскольку преобразование энергии из одного вида её в другой сопряжено с неизбежными

потерями, то при анализе возможных схем преобразования следует пользоваться рядом критериев, основные из которых – следующие:

-величина теоретического КПД преобразования;

-величина практически реализуемого КПД (определяется уровнем развития техники);

-запасы источника энергии;

-себестоимость производства кВт·часа энергии;

-капитальные затраты на производство;

-эксплуатационные расходы;

-сроки окупаемости;

-удельные энергетические показатели (кВт/кг, кВт/м3 и т.д.);

29

звеном переменного тока

Рис. 38. Преобразователь постоянно-постоянного тока со

- степень нанесения вреда экологической обстановке(загрязнения, заражения, шумы, вибрация, излучение и пр.).

В некоторых случаях возникает проблема утилизации побочных и финишных продуктов переработки сырья (источника энергии).

3

Использование электрической энергии на постоянном и переменном токе для нужд производства и в быту как наиболее приемлемого с позиции удобства транспортировки и хранения вторичного источника энергии для различного рода потребителей предполагает, прежде всего, электромагнитную их совместимость. Под последней подразумевается согласование их: по роду тока, уровню питающего напряжения, мощности, частоте и фазности (для цепей переменного тока) и ряду других показателей. Соблюдения этого требования приводит к необходимости включения в цепь источник – потребитель промежуточного согласующего звена – преобразователя.

Таким образом, назначение преобразователя заключается в трансформации электрической энергии, получаемой от источника, к виду, необходимому потребителю.

Классификация преобразователей.

1.По роду тока (циркулирующего в первичной и вторичной цепях):

–постоянно-постоянного тока;

–постоянно-переменного тока;

–переменнопостоянного тока;

–переменно-переменного тока;

2.По уровню напряжения (на входе или выходе):

–низковольтные (до 1000В переменного тока или 1500В постоянного тока);

–высоковольтные (свыше 1000В переменного тока или 1500В постоянного тока);

3.По элементной базе:

–трансформаторные;

–конденсаторные;

–дроссельные;

–резисторные;

–транзисторные;

–тиристорные и т.д.;

4.По характеру регулирования энергии:

–дискретного типа (импульсные);

–непрерывные;

5.По способу формирования выходного напряжения (тока):

–регулирующие;

–модулирующие.

Взависимости от особенностей конструктивного исполнения преобразователей могут появляться и другие классификационные признаки:

–по положению элементов преобразователя в процессе работы (вращающиеся и статические);

–по климатическому исполнению и т.д.

Структурная схема преобразователя может отражать, как общий характер преобразования (по первому классификационному признаку), так и более детальное изображение составных

частей его со всеми межблочными связями.

Например, на рис. 38 приведена структурная схема преобразователя постояннопостоянного тока со звеном переменного тока.

Одной и той же структурной схеме преобразователя могут соответствовать несколько схемных решений, различающихся, главным образом, элементной базой. В связи с этим

возникает проблема определения оптимального варианта преобразователя. В качестве критериев оптимизации при условии соответствия различного рода преобразователей техническим требованиям выступают следующие:

–КПД преобразователя;

–массогабаритные показатели;

–удельные энергетические показатели;

–соответствие требованиям ПУЭ, ПТЭ и ПТБ, СНиП, СанПиН, экологии;

–дизайн преобразователя;

–эргономические требования и т.д.

Развитие полупроводниковой техники позволило кардинально изменить ситуацию в производстве преобразователей. Появление мощных быстродействующих транзисторов, тиристоров, диодов и пр. позволило в ряде случаев отказаться от материалоёмких и громоздких вращающихся преобразователей и

30