Преобразовательная техника — это обширная категория устройств, основная задача которых заключается в изменении характеристик электрической энергии. Такие аппараты могут преобразовывать электрический ток в другие виды энергии (например, звуковую или механическую) или менять его параметры — род тока (постоянный в переменный и наоборот), напряжение, частоту и число фаз.
Основные виды преобразовательной техники
1. Акустические преобразователи
Эти устройства служат для взаимного преобразования электрической энергии и энергии звуковых колебаний. К ним относятся широко известные микрофоны (преобразуют звук в электрический сигнал), громкоговорители, наушники (преобразуют электрический сигнал в звук), а также звукосниматели и рекордеры. Принцип их работы основан на воздействии звуковых волн на чувствительный элемент — мембрану, пластину или электрическое поле. В зависимости от физического принципа действия различают электромагнитные, пьезоэлектрические, электростатические и магнитострикционные преобразователи.
2. Преобразователи постоянного и переменного тока
Эта группа включает аппараты для изменения рода тока.
- Каскадные преобразователи предназначены для преобразования постоянного тока в переменный. Они имеют сложную конструкцию (состоят из асинхронного двигателя и одноякорного преобразователя), что делает их дорогими и ограничивает практическое применение.
- Одноякорные преобразователи более универсальны и могут работать в обоих направлениях, хотя чаще используются для преобразования переменного тока в постоянный.
3. Пьезоэлектрические преобразователи
Эти агрегаты генерируют электродвижущую силу (ЭДС) благодаря пьезоэлектрическому эффекту. Механическое воздействие на пьезокристалл приводит к появлению на его гранях электрического напряжения, что позволяет использовать такие устройства в датчиках, зажигалках и звукоизлучателях.
4. Электромашинные преобразователи
Это электрические аппараты, которые меняют род тока, напряжение, число фаз или частоту. Классическим примером является система «двигатель-генератор», где две электрические машины соединены механической муфтой. Например, асинхронный двигатель вращает вал генератора постоянного тока. Такие установки отличаются высокой надежностью и позволяют плавно регулировать напряжение, но имеют существенный недостаток — относительно низкий коэффициент полезного действия (КПД).
5. Преобразователи частоты
Устройства для изменения частоты электрических колебаний.
- Ламповые преобразователи частоты широко применялись в супергетеродинных радиоприемниках, телевизорах и устройствах связи. Они могли иметь одну или две управляющие сетки.
- Электромашинные преобразователи частоты для переменного тока отличаются наличием в своей конструкции коллектора.
6. Электрические преобразователи общего назначения
Это аппараты для трансформации различных параметров электрического тока. Для выпрямления (преобразования переменного тока в постоянный) используют выпрямители. Обратную задачу решают с помощью инверторов, зуммеров и токовращателей. Изменять величину сигнала помогают усилители (электромашинные или электронные), а менять число фаз — специальные фазопреобразователи.
Крупные преобразовательные системы
Преобразовательная подстанция — это целый комплекс оборудования для масштабного преобразования электроэнергии. Она может изменять род тока, уровень напряжения, мощность, фазы и частоту. Конкретный набор аппаратуры зависит от назначения подстанции, характеристик питающей сети и требований потребителей. В таких системах используются:
- Электромашинные преобразователи.
- Вентильные преобразователи на основе полупроводниковых выпрямителей.
- Для питания постоянным током высокого напряжения применяются газотроны и ртутные выпрямители (последние эффективны при напряжении свыше 400 В).
Преобразовательные лампы — это специальные электронные лампы, которые в супергетеродинных приемниках выполняли функции гетеродина (генерировали вспомогательные колебания) и смесителя. Такие лампы, как пентагрид, могли совмещать обе эти задачи в одном корпусе.
