Conversión de energía eléctrica - Electric power conversion

En todos los campos de la ingeniería eléctrica , la conversión de energía es el proceso de convertir la energía eléctrica de una forma a otra. Un convertidor de potencia es un dispositivo eléctrico o electromecánico para convertir energía eléctrica. Un convertidor de potencia puede convertir corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) y viceversa; cambie el voltaje o la frecuencia de la corriente o haga alguna combinación de estos. El convertidor de potencia puede ser tan simple como un transformador o puede ser un sistema mucho más complejo, como un convertidor resonante . El término también puede referirse a una clase de maquinaria eléctrica que se utiliza para convertir una frecuencia de corriente alterna en otra. Los sistemas de conversión de energía a menudo incorporan redundancia y regulación de voltaje .

Los convertidores de potencia se clasifican según el tipo de conversión de potencia que realizan. Una forma de clasificar los sistemas de conversión de energía es según si la entrada y la salida son corriente alterna o corriente continua. Finalmente, la tarea de todos los convertidores de potencia es  procesar y controlar el flujo de energía eléctrica suministrando voltajes y corrientes en una forma óptima para las cargas de los usuarios .

Conversión de energía DC

DC a DC

Los siguientes dispositivos pueden convertir CC a CC:

CC a CA

Los siguientes dispositivos pueden convertir CC en CA:

Conversión de energía CA

CA a CC

Los siguientes dispositivos pueden convertir CA a CC:

AC a AC

Los siguientes dispositivos pueden convertir CA en CA:

Otros sistemas

También existen dispositivos y métodos para convertir entre sistemas de energía diseñados para operación monofásica y trifásica.

El voltaje y la frecuencia de alimentación estándar varían de un país a otro y, a veces, dentro de un país. En Norteamérica y el norte de Sudamérica suele ser de 120 voltios, 60  hercios (Hz), pero en Europa, Asia, África y muchas otras partes del mundo, suele ser de 230 voltios, 50 Hz. Las aeronaves a menudo usan energía de 400 Hz internamente, por lo que se necesita una conversión de frecuencia de 50 Hz o 60 Hz a 400 Hz para su uso en la unidad de energía terrestre utilizada para impulsar la aeronave mientras está en tierra. Por el contrario, la energía interna de 400 Hz se puede convertir a 50 Hz o 60 Hz para que los pasajeros puedan acceder a los enchufes durante el vuelo.

Ciertos circuitos especializados también pueden considerarse convertidores de potencia, como el subsistema del transformador de retorno que alimenta un CRT , que genera alto voltaje a aproximadamente 15 kHz.

La electrónica de consumo generalmente incluye un adaptador de CA (un tipo de fuente de alimentación ) para convertir la corriente CA de voltaje de red en CC de bajo voltaje adecuado para el consumo por microchips. Los convertidores de voltaje de consumo (también conocidos como "convertidores de viaje") se utilizan cuando se viaja entre países que utilizan alimentación de red de ~ 120 V frente a ~ 240 V de CA. (También hay "adaptadores" de consumo que simplemente forman una conexión eléctrica entre dos enchufes y enchufes de alimentación de CA de formas diferentes , pero no cambian ni el voltaje ni la frecuencia).

Por qué utilizar transformadores en convertidores de potencia

Los transformadores se utilizan en convertidores de potencia para incorporar:

  • Aislamiento electrico
  • Reducción o aumento de voltaje

El circuito secundario está flotando, cuando toca el circuito secundario, simplemente arrastra su potencial al potencial de su cuerpo o al potencial de tierra. No habrá corriente fluyendo a través de su cuerpo. Es por eso que puede usar su teléfono celular de manera segura cuando se está cargando, incluso si su teléfono tiene una carcasa de metal y está conectado al circuito secundario.

Operando a alta frecuencia y suministrando baja potencia, los convertidores de potencia tienen transformadores mucho más pequeños en comparación con los de frecuencia fundamental, aplicaciones de alta potencia. Por lo general, en los sistemas de energía, los transformadores transmiten energía simultáneamente, ¡sin cargo! La corriente en el devanado primario de un transformador juega dos roles:

  • Establece el flujo mutuo de acuerdo con la ley de Ampere.
  • Equilibra el efecto desmagnetizador de la corriente de carga en el devanado secundario.

El transformador del convertidor Flyback funciona de manera diferente, como un inductor. En cada ciclo, el transformador del convertidor flyback primero se carga y luego libera su energía a la carga. En consecuencia, el entrehierro del transformador del convertidor flyback tiene dos funciones. No solo determina la inductancia, sino que también almacena energía. Para el convertidor flyback, la brecha del transformador puede tener la función de transmisión de energía a través de ciclos de carga y descarga.

La permeabilidad relativa del núcleo puede ser> 1.000, incluso> 10.000. Si bien el espacio de aire presenta una permeabilidad mucho menor, en consecuencia tiene una mayor densidad de energía.

Ver también

Referencias

  • Abraham I. Pressman (1997). Diseño de fuente de alimentación conmutada . McGraw-Hill. ISBN   0-07-052236-7 .
  • Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins (2002). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño . Wiley. ISBN   0-471-22693-9 .
  • Fang Lin Luo, Hong Ye, Muhammad H. Rashid (2005). Aplicaciones y electrónica de potencia digital . Elsevier. ISBN   0-12-088757-6 .
  • Fang Lin Luo, Hong Ye (2004). Convertidores DC / DC avanzados . Prensa CRC. ISBN   0-8493-1956-0 .
  • Mingliang Liu (2006). Desmitificando circuitos de condensadores conmutados . Elsevier. ISBN   0-7506-7907-7 .

enlaces externos