在本文中,我们将开始介绍变压器和开关系统,它们是将AC(交流电)电压转换为DC(直流)电压的基本方法。作为本节的摘要,我们还将比较变压器和开关系统。
首先,我们将回顾“什么使AC / DC转换成为必要?
但在日本,送到家庭和建筑物的电力主要是100V和200V AC,也就是说,内置于电力产品中的大多数电子电路都在5V和33V等直流电压下工作,虽然某些设备(如电机和白炽灯泡)在交流电压下运行而无需任何转换,但现在很少有简单的设备仅由电机和开关组成。
它们中的大多数都具有某种电子控制电路,所有这些都在直流电压下运行。白炽灯泡现在越来越多地被LED灯取代,正如您所知,LED基本上是DC设备。
因此,答案是我们从传输网接收的电是AC,位于电气设备核心的电子电路在DC上运行,如果没有AC / DC转换,电气产品根本无法运行。然后你可能会问:“如果是这样的话,为什么DC中的电力传输不会开始?”嗯,AC中有电力传输的原因,部分是历史性的。
你可能知道是托马斯·爱迪生于1881年发明了白炽灯,事实上,在美国的那些时候,标准的供电方法是DC。为了加速白炽灯的传播,爱迪生开始拓展直流110V输电网,然而,DC中的传输存在显着的电压降的问题,以至于实际上可以泵送功率的大距离是1.5km,这将需要在人们居住的地方建造发电站,城市和城镇 - 现在是不可想象的情景。作为替代方案,尼古拉·特斯拉设计了基于交流的发电,传输和利用方法,并与爱迪生在所谓的“电流战争”中进行了战斗。
AC的优点
1.通过使用变压器,AC允许简单的电压变化(上升和下降)。
2.高压/低电流传输可以减少电压降(I²R损耗)的问题。
3.由于从AC到DC的转换也很容易,因此AC也有助于为DC驱动设备供电。
4.在实践中,电力从发电站传输到家庭,作为交流电,电压高达数千伏至20,000V,并且在电力杆上提供的变压器中降低到100V或200V,就在目的地之前家。
作为一个题外话,在目前的状况下,由于家庭电源插座的电源是AC,每个设备必须有一个AC / DC转换器电路,从节能和设备缩小的角度来看,这被认为是浪费。在正在各个地点进行研究和试运行的“智能住宅”概念中,正在考虑一种系统,其中DC直接从家中的插座供应。
然而,这并不意味着输电网将突然变为DC,不会消除对AC / DC转换的需求,这样的系统可能仍然需要高功率因数,高效率,大功率的AC / DC转换器作为家用DC供电设备的主源,以及本地和中等功率尺寸的AC / DC转换器。
接下来我们将回顾另一个基本概念。我们在上面提到过“在从AC到DC的转换也很容易”,这种操作被称为整流。由于这是AC / DC转换的基础,我们需要确保我们对它有充分的了解。
上图显示了全波和半波整流的操作,这是整流概念的基础,在任何一种情况下,二极管用于钳位输入AC电压的负侧幅度。正如名称所示,半波整流仅使用单个二极管钳位负极,消除了负分量并产生了半波形,全波整流使用结合四个二极管的二极管桥; 它反转负侧并将其输出到正侧,结果是全波变为直流。
在DC转换之后,使用电容器来平滑波,即使在平滑之后,纹波仍然存在,并且纹波电压(即纹波的幅度)随着电容器的大小和负载而变化。如果电容器尺寸和负载相等,就全波整流和半波整流而言,全波整流会产生较小的纹波电压。
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