Ολοκληρωμένος Οδηγός για τους Τύπους και τους Μηχανισμούς Λειτουργίας των Μετατροπέων Ρεύματος

Οι μετατροπείς ρεύματος μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορες κατηγορίες με βάση το σκοπό, τον κατασκευαστικό τους τρόπο και άλλα χαρακτηριστικά:

• Σύμφωνα με το σκοπό:

• Μετατροπέας αύξησης τάσης (Step-up transformer): Αυξάνει την τάση από χαμηλά σε υψηλά επίπεδα, επιτρέποντας την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

• Μετατροπέας μείωσης τάσης (Step-down transformer): Μειώνει την τάση από υψηλά σε χαμηλά επίπεδα, παρέχοντας ενέργεια σε τοπικά ή γειτονικά φορτία μέσω διανομικών δικτύων.

• Σύμφωνα με τον αριθμό φάσεων:

• Μονοφασικός μετατροπέας

• Τριφασικός μετατροπέας

• Σύμφωνα με τη διάταξη των στροφών:

• Μετατροπέας με μία στροφή (αυτομετατροπέας), παρέχοντας δύο επίπεδα τάσης

• Μετατροπέας με δύο στροφές

• Μετατροπέας με τρεις στροφές

• Σύμφωνα με το υλικό των στροφών:

• Μετατροπέας με σύρματα αργύριος

• Μετατροπέας με σύρματα αλουμίνιος

• Σύμφωνα με την ρύθμιση τάσης:

• Μετατροπέας με αλλαγή τάσης χωρίς φορτίο

• Μετατροπέας με αλλαγή τάσης κατά τη λειτουργία

• Σύμφωνα με το ψυκτικό μέσο και τη μέθοδο:

• Μετατροπέας με βυθισμό σε λάδι: Μεθόδοι ψύξης περιλαμβάνουν φυσική ψύξη, αναγκαστική αεροψύξη (με χρήση ανεμιστήρων σε αεροδυτικά), και αναγκαστική κυκλοφορία λαδιού με αεροψύξη ή υδροψύξη, συνηθώς χρησιμοποιείται σε μεγάλους μετατροπείς ενέργειας.

• Ξηρός μετατροπέας: Οι στροφές είτε είναι εκτεθειμένες σε αεριώδες μέσο (όπως αέριο ή εξαφθοριούχο θείο) είτε ενκαπσυλωμένες σε ρεζίνη epoxy. Χρησιμοποιούνται ευρέως ως μετατροπείς διανομής, οι ξηροί μετατροπείς είναι διαθέσιμοι έως 35 kV και έχουν ισχυρό δυναμικό εφαρμογής.

Λειτουργικός Μηχανισμός των Μετατροπείων:

Οι μετατροπείς λειτουργούν με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Σε αντίθεση με τα περιστρεφόμενα μηχανήματα, όπως οι κινητήρες και οι γεννήτριες, οι μετατροπείς λειτουργούν με μηδενική ταχύτητα περιστροφής (δηλαδή είναι στατικοί). Τα βασικά συστατικά είναι οι στροφές και το μαγνητικό πυρήνας. Κατά τη λειτουργία, οι στροφές σχηματίζουν το ηλεκτρικό κύκλωμα, ενώ ο πυρήνας παρέχει το μαγνητικό μονοπάτι και την μηχανική υποστήριξη.

Όταν εφαρμόζεται εναλλακτική τάση στην πρωτεύουσα στροφή, δημιουργείται μια εναλλακτική μαγνητική ροή στον πυρήνα (μετατρέποντας την ηλεκτρική ενέργεια σε μαγνητική ενέργεια). Αυτή η μεταβαλλόμενη ροή συνδέεται με την δευτερεύουσα στροφή, παράγοντας μια ηλεκτροκινητή δύναμη (EMF). Όταν συνδέεται ένα φορτίο, ρέει ρεύμα στο δευτερεύον κύκλωμα, παρέχοντας ηλεκτρική ενέργεια (μετατρέποντας την μαγνητική ενέργεια πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια). Αυτή η διαδικασία «ηλεκτρική-μαγνητική-ηλεκτρική» ενέργεια αποτελεί τη βασική λειτουργία ενός μετατροπέα.