Энергетическая электроника

Основными требованиями, которым должны отвечать управляемые транспаранты, являются: быстродействие (время перезаписи информации должно быть не более 1 мкс); большая емкость и память, достаточные для хранения информации в процессе записи страницы; оптическая и энергетическая эффективность. В настоящее время рядом фирм Японии, США, Франции и некоторыми отечественными лабораториями созданы МОУТ, которые удовлетворяют этим требованиям. Разработка быстродействующих МОУТ сделала реальным создание оптических процессоров, в которых в качестве источника излучения предполагается использовать доступные и дешевые полупроводниковые лазеры. Ожидаемое быстродействие таких оптических процессоров должно на два порядка превышать быстродействие современных полупроводниковых процессоров.

откуда следует, что чем длительнее происходит заряд при неизменном токе, тем выше энергетическая эффективность.

Табл. 4.2. Энергетическая эффективность различных источников света

Для удобства сравнения примет мощность, потребляемую люминесцентными лампами типа ЛБ4 за 100% и выразим величину Р, определяемую по формуле (4.11), в процентах. Сравнительная энергетическая эффективность различных источников света приведена в табл. 4.2.

Сопоставление площадок и выбор наиболее эффективной из них должны производиться при условии, что в результате соответствующих технических решений во всех случаях достигаются одинаковые энергетическая эффективность и надежность работы электростанции, а также обеспечиваются все требования санитарных, противопожарных и других норм.

ее значение составляет 16,4, а для Нурекского— На четыре пО меньше — всего 0,05. В общем случае энергетическая эффективность затопления будет выше там, где указанный показатель ниже, т. е. при отсутствии специальных мероприятий по уменьшению акватории водохранилищ — в горной местности.

Энергетическая эффективность усилителя в основном зависит от экономичности оконечного каскада, так как каскады предварительного усиления потребляют от источника питания незначительную энергию. В связи с этим в оконечном каскаде широко используются двухтактные схемы с режимами питания УЭ В, АВ, AD, 3D и ? (с регулируемыми источниками питания) [1, 12, 21].

Наиболее подходящим для такого исследования является морфологический анализ. Суть его заключается в следующем. Выбираются специфические для ЭУ характеристические параметры: виды исходной и получаемой энергии, виды их носителей, принципы преобразования энергии и т. д. Полный набор сочетаний этих параметров раскрывает весь возможный типаж ЭУ, фиксируемый обычно на «морфологической карте». Затем каждый вариант оценивается с помощью каких-то критериев. В нашем случае критерием возможности новых разработок и совершенствования имеющихся ЭУ является техническая реализуемость, критерием же целесообразности реализации — энергетическая эффективность ЭУ (экономичность и удельная мощность) относительно существующих образцов. Можно учитывать и другие категории эффективности (надежность, долговечность, стоимость изготовления и т. д.).

исследованиях в качестве оценочных критериев фигурируют только финансовые показатели — исчисляемые разными способами удельные затраты. Последние выражаются в денежных единицах и подвержены воздействию множества факторов, неучитываемых заранее и не имеющих отношения к технической эффективности. Вместе с тем в их основе всегда лежат технические показатели, среди которых обязательна энергетическая эффективность.

Однако здесь вряд ли чему есть удивляться, поскольку применяющийся в настоящее время критерий «экономическая целесообразность извлечения» выражается в денежных единицах, а потому настолько неустойчив, что не позволяет идентично оценивать действительную целесообразность извлечения энергоресурсов. Надежным критерием может быть лишь отношение энергии, содержащейся в извлекаемых ресурсах, к совокупной энергии ресурсов, затрачиваемых на извлечение (овеществленных в амортизируемом оборудовании расходуемых материалах и эквивалентных непосредственно расходуемой энергии). В этом случае оцениваться будет действительная, энергетическая эффективность извлечения и тем выше, чем больше указанное отношение превысит единицу.

В конце 70-х годов производителей кондиционеров обязали снабжать свою продукцию показателями энергетической эффективности. Поскольку эти. показатели разными фирмами приводятся в различных единицах, прямое сравнение их,, к сожалению, невозможно. В большинстве случаев энергетическая эффективность кондиционеров в США определяется как отношение скорости отвода теплоты к потребляемой мощности.

2. Энергетическая электроника связана с устройствами и системами преобразования электрической энергии средней и большой мощностей. Сюда относятся выпрямители, инверторы, мощные преобразователи частоты и другие устройства.

Критерием научно-технического прогресса считается степень внедрения в различные области человеческой деятельности электронной аппаратуры, позволяющей резко повышать производительность физического и умственного труда, улучшать технико-экономические показатели производства и комплексно рассматривать такие задачи, которые нельзя разрешить другими средствами. Благодаря высокой чувствительности, быстродействию и универсальности используемых приборов промышленная электроника по праву считается технической основой автоматизации. На нынешнем этапе ее развития четко выделяются три основных направления: информационная электроника, энергетическая электроника и электронная технология.

Энергетическая электроника охватывает область сильных токов (получение, преобразование и передача электрической энергии): преобразование одного вида тока в другой; индукционный нагрев материалов и высокочастотная закалка металлических изделий; сварка с помощью выпрямительных установок; применение ультразвуковых устройств.

2. Энергетическая электроника (преобразовательная техника), занимающаяся преобразованием одного вида электрической энергии в другой. Почти половина электроэнергии, производимой в СССР, потребляется в виде постоянного тока или тока нестандартной частоты. Большая часть преобразований электрической энергии в настоящее время выполняется полупроводниковыми преобразователями. Основными видами преобразователей являются выпрямители (преобразование переменного тока в постоянный), инверторы (преобразование постоянного тока в переменный), преобразователи частоты, регулируемые преобразователи постоянного и переменного напряжений.

Развитие электроэнергетики и электротехники тесно связано с электроникой. Сложность процессов в энергосистемах, высокая скорость их протекания потребовали широкого внедрения для расчета режимов и управления процессами электронных вычислительных машин (ЭВМ), связанных с системой сложными электронными устройствами и снабженных развитыми устройствами для отображения информации. Основные процессы производства автоматизируются на основе современных устройств информационной электроники, в которых в последние годы широко применяются интегральные, микросхемы и микропроцессоры. Не менее тесно связана с энергетикой и электромеханикой энергетическая электроника. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии являются одним из основных нагрузочных элементов сетей, их работа во многом определяет режимы работы сетей. Вентильные преобразователи используются для питания электроприводов и электротехнологических установок, для возбуждения синхронных электрических машин и в схемах частотного пуска гидрогенераторов. На основе полупроводниковых вентильных преобразователей созданы линии электропередач постоянного тока большой мощности и вставки постоянного тока.

Главная область применения однооперационных тиристоров — энергетическая электроника, в области высоких мощностей тиристор является основным силовым управляемым прибором. Маломощные тиристоры используются и в импульсных схемах информационной электроники.

Проблемы энергетической электроники (преобразовательной техники) тесно связаны с проблемами электротехники конца XX в. Энергетическая электроника давно уже стала предметом совместных исследований и разработок специалистов в области промышленной электроники, электротехники, электромеханики и электроэнергетики. Достижения преобразовательной техники во многом определяют прогресс в названных областях техники. Однако внедрение силовых вентильных преобразователей в различные отрасли, в том числе в энергетику и электротехнику, порождает ряд сложных проблем и в области электроэнергетики и электротехники, и в области электронной схемотехники.

23. Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем./ Под ред. В. А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1987.

23. Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем./ Под ред. В. А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Курс «Полупроводниковые приборы» в учебном плане названной специальности является одним из базовых. Его основная задача — дать будущим инженерам в области разработки и применения современных электронных устройств преобразования информации (информационная электроника) и преобразования электроэнергии (энергетическая электроника или преобразовательная техника) необходимый объем сведений, обеспечивающий грамотное использование всей современной гаммы полупроводниковых приборов в схемах самого различного назначения. С этой точки зрения наиболее важным представляется развитие умения и навыков грамотного выбора полупроводникового прибора, исходя из требований к конкретному устройству, и правильного использования моделей приборов при проектировании этих устройств. Такой подход основывается на хорошо известном для инженеров-практиков положении, что надежность, быстродействие, энергетические показатели, габариты, масса и другие технико-экономические характеристики конкретных электронных устройств во многом зависят от выбора типа прибора и режима его эксплуатации.

2. Энергетическая электроника (преобразовательная техника), занимающаяся преобразованием одного вида электрической энергии в другой. Почти половина электроэнергии, производимой в СССР, потребляется в виде постоянного тока или тока нестандартной частоты. Большая часть преобразований электрической энергии в настоящее время выполняется полупроводниковыми преобразователями. Основными видами преобразователей являются выпрямители (преобразование переменного тока в постоянный), инверторы (преобразование постоянного тока в переменный), преобразователи частоты, регулируемые преобразователи постоянного и переменного напряжений.