在本文中,我們將開始介紹變壓器和開關系統,它們是將AC(交流電)電壓轉換為DC(直流)電壓的基本方法。作為本節的摘要,我們還將比較變壓器和開關系統。
首先,我們將回顧“什么使AC / DC轉換成為必要?
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,內置于電力產品中的大多數電子電路都在5V和33V等直流電壓下工作,雖然某些設備(如電機和白熾燈泡)在交流電壓下運行而無需任何轉換,但現在很少有簡單的設備僅由電機和開關組成。
它們中的大多數都具有某種電子控制電路,所有這些都在直流電壓下運行。白熾燈泡現在越來越多地被LED燈取代,正如您所知,LED基本上是DC設備。
因此,答案是我們從傳輸網接收的電是AC,位于電氣設備核心的電子電路在DC上運行,如果沒有AC / DC轉換,電氣產品根本無法運行。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中有電力傳輸的原因,部分是歷史性的。
你可能知道是托馬斯·愛迪生于1881年發明了白熾燈,事實上,在美國的那些時候,標準的供電方法是DC。為了加速白熾燈的傳播,愛迪生開始拓展直流110V輸電網,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電站,城市和城鎮 - 現在是不可想象的情景。作為替代方案,尼古拉·特斯拉設計了基于交流的發電,傳輸和利用方法,并與愛迪生在所謂的“電流戰爭”中進行了戰斗。
AC的優點
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的轉換也很容易,因此AC也有助于為DC驅動設備供電。
4.在實踐中,電力從發電站傳輸到家庭,作為交流電,電壓高達數千伏至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,每個設備必須有一個AC / DC轉換器電路,從節能和設備縮小的角度來看,這被認為是浪費。在正在各個地點進行研究和試運行的“智能住宅”概念中,正在考慮一種系統,其中DC直接從家中的插座供應。
然而,這并不意味著輸電網將突然變為DC,不會消除對AC / DC轉換的需求,這樣的系統可能仍然需要高功率因數,高效率,大功率的AC / DC轉換器作為家用DC供電設備的主源,以及本地和中等功率尺寸的AC / DC轉換器。
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的轉換也很容易”,這種操作被稱為整流。由于這是AC / DC轉換的基礎,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,在任何一種情況下,二極管用于鉗位輸入AC電壓的負側幅度。正如名稱所示,半波整流僅使用單個二極管鉗位負極,消除了負分量并產生了半波形,全波整流使用結合四個二極管的二極管橋; 它反轉負側并將其輸出到正側,結果是全波變為直流。
在DC轉換之后,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載而變化。如果電容器尺寸和負載相等,就全波整流和半波整流而言,全波整流會產生較小的紋波電壓。
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