在本文中,我們將開始介紹變壓器和開關(guān)系統(tǒng),它們是將AC(交流電)電壓轉(zhuǎn)換為DC(直流)電壓的基本方法。作為本節(jié)的摘要,我們還將比較變壓器和開關(guān)系統(tǒng)。
首先,我們將回顧“什么使AC / DC轉(zhuǎn)換成為必要?
但在日本,送到家庭和建筑物的電力主要是100V和200V AC,也就是說,內(nèi)置于電力產(chǎn)品中的大多數(shù)電子電路都在5V和33V等直流電壓下工作,雖然某些設(shè)備(如電機(jī)和白熾燈泡)在交流電壓下運(yùn)行而無需任何轉(zhuǎn)換,但現(xiàn)在很少有簡單的設(shè)備僅由電機(jī)和開關(guān)組成。
它們中的大多數(shù)都具有某種電子控制電路,所有這些都在直流電壓下運(yùn)行。白熾燈泡現(xiàn)在越來越多地被LED燈取代,正如您所知,LED基本上是DC設(shè)備。
因此,答案是我們從傳輸網(wǎng)接收的電是AC,位于電氣設(shè)備核心的電子電路在DC上運(yùn)行,如果沒有AC / DC轉(zhuǎn)換,電氣產(chǎn)品根本無法運(yùn)行。然后你可能會問:“如果是這樣的話,為什么DC中的電力傳輸不會開始?”嗯,AC中有電力傳輸?shù)脑?,部分是歷史性的。
你可能知道是托馬斯·愛迪生于1881年發(fā)明了白熾燈,事實上,在美國的那些時候,標(biāo)準(zhǔn)的供電方法是DC。為了加速白熾燈的傳播,愛迪生開始拓展直流110V輸電網(wǎng),然而,DC中的傳輸存在顯著的電壓降的問題,以至于實際上可以泵送功率的大距離是1.5km,這將需要在人們居住的地方建造發(fā)電站,城市和城鎮(zhèn) - 現(xiàn)在是不可想象的情景。作為替代方案,尼古拉·特斯拉設(shè)計了基于交流的發(fā)電,傳輸和利用方法,并與愛迪生在所謂的“電流戰(zhàn)爭”中進(jìn)行了戰(zhàn)斗。
AC的優(yōu)點(diǎn)
1.通過使用變壓器,AC允許簡單的電壓變化(上升和下降)。
2.高壓/低電流傳輸可以減少電壓降(I2R損耗)的問題。
3.由于從AC到DC的轉(zhuǎn)換也很容易,因此AC也有助于為DC驅(qū)動設(shè)備供電。
4.在實踐中,電力從發(fā)電站傳輸?shù)郊彝ィ鳛榻涣麟?,電壓高達(dá)數(shù)千伏至20,000V,并且在電力桿上提供的變壓器中降低到100V或200V,就在目的地之前家。
作為一個題外話,在目前的狀況下,由于家庭電源插座的電源是AC,每個設(shè)備必須有一個AC / DC轉(zhuǎn)換器電路,從節(jié)能和設(shè)備縮小的角度來看,這被認(rèn)為是浪費(fèi)。在正在各個地點(diǎn)進(jìn)行研究和試運(yùn)行的“智能住宅”概念中,正在考慮一種系統(tǒng),其中DC直接從家中的插座供應(yīng)。
然而,這并不意味著輸電網(wǎng)將突然變?yōu)镈C,不會消除對AC / DC轉(zhuǎn)換的需求,這樣的系統(tǒng)可能仍然需要高功率因數(shù),高效率,大功率的AC / DC轉(zhuǎn)換器作為家用DC供電設(shè)備的主源,以及本地和中等功率尺寸的AC / DC轉(zhuǎn)換器。
接下來我們將回顧另一個基本概念。我們在上面提到過“在從AC到DC的轉(zhuǎn)換也很容易”,這種操作被稱為整流。由于這是AC / DC轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ),我們需要確保我們對它有充分的了解。
上圖顯示了全波和半波整流的操作,這是整流概念的基礎(chǔ),在任何一種情況下,二極管用于鉗位輸入AC電壓的負(fù)側(cè)幅度。正如名稱所示,半波整流僅使用單個二極管鉗位負(fù)極,消除了負(fù)分量并產(chǎn)生了半波形,全波整流使用結(jié)合四個二極管的二極管橋; 它反轉(zhuǎn)負(fù)側(cè)并將其輸出到正側(cè),結(jié)果是全波變?yōu)橹绷鳌?
在DC轉(zhuǎn)換之后,使用電容器來平滑波,即使在平滑之后,紋波仍然存在,并且紋波電壓(即紋波的幅度)隨著電容器的大小和負(fù)載而變化。如果電容器尺寸和負(fù)載相等,就全波整流和半波整流而言,全波整流會產(chǎn)生較小的紋波電壓。
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