PE Przykłady zastosowań energoelektroniki Archiwum

PE Przykłady zastosowań energoelektroniki Archiwum

Przykładów zastosowań energoelektroniki jest wiele. Poniżej tylko kilkanaście z nich.

A.Z czego wynika maksymalny moment i moc serwonapędów stosowanych w sterowanych komputerowo maszynach CNC i robotach ? Wynika z masy całego obiektu do przesunięcia i podtrzymania pozycji i ewentualnego podniesienia oraz żądanego czasu wykonania operacji. Na całkowitą masę obiektu do przesunięcia w dużej części składa się moment bezwładności wirnika silnika serwonapędu. Zatem im lepszy dynamicznie jest silnik tym mniejsza jest wymagana moc invertera i silnika. Stąd też bierze się forsowanie intensywnie pracującego tylko chwilami celowo „niedowymiarowanego” silnika serwomechanizmu. Komutatorowy silnik prądu stałego ze wzbudzeniem elektromagnesami jest circa dwukrotnie cięższy niż silnik asynchroniczny i silnik synchroniczny ( także jego odmiana BLDC ) z magnesami o dużej energii. Stąd pożądane przejście z silników prądu stałego DC na silniki prądu zmiennego AC. Masa przesuwanych części maszyn CNC wynika z wymaganej sztywności, koniecznej dla zachowania dokładności obróbki. W maszynach CNC stosowane są z reguły 3 serwonapędy. W czasie skrawania serwonapędy pracują powoli co wynika z charakterystyki materiału obrabianego detalu i możliwości narzędzia. Czas na przesuwanie osi X,Y,Z bez obróbki jest jałowy i stąd chęć jego skracania. Często maszyny na hali w procesie pracują synchronicznie według taktu linii produkcyjnej z czego wynika nieprzekraczalny czas na kompletną operacje.

N.B. W nowoczesnych maszynach stosuje się wydajne narzędzia obróbcze.

W robotach przemysłowych regułą jest stosowanie do 6 serwonapędów osi. Na przemieszczane przez serwomechanizmy obiekty składa się przenoszony obiekt, szkielet robota z silnikami z przekładniami, drążkami, paskami itp. Stad do budowy szkieletu robota i jego mechanizmów stosowane są materiały wysokiej jakości celem zmniejszenia przesuwanych mas.

Główną domeną zastosowania robotów jest przemysł motoryzacyjny gdzie roboty malują i zgrzewają - spawają. Pistolet malarski i przewody biegnące do niego nie są ciężkie.

Wymagany prąd zgrzewania punktowego wynika z grubości blach i średnicy spoiny. Prąd może przekraczać 20 KA. Robot ramieniem przenosi transformator zgrzewarki zasilany z inwertera o średniej częstotliwości rzędu 500Hz aby ograniczyć ciężar transformatora. Rdzeń transformatora jest zbudowany z cienkich blach nierzadko permalloyowych ( są drogie ) i chłodzony zdemineralizowaną wodą płynącą kanalikami. Uzwojenia transformatora też są chłodzone wodą. Mimo tego transformator wraz z napędzanym pneumatycznie mechanizmem silnie zaciskanych szczęk zgrzewarki może ważyć 80 kg lub więcej. Zatem potrzebny jest silny robot z mocnymi napędami aby swoje zadanie wykonania wielu zgrzewów zrealizował w czasie cyklu linii produkcyjnej

Robot może też odbierać opakowane towary z linii i je paletyzować. Może odbierać z wtryskarki odlewki plastikowe lub metalowe i obcinać ( nóż, szlifierka) pozostałe randy.

Współcześnie elementy elektroniczne montowane są automatycznie maszynami CNC na płytach drukowanych. Końcówki tradycyjnych elementów wkładane są w otwory w płycie drukowanej PCB a elementy do montażu powierzchniowego SMD kładzie na płycie SMD wcześniej przez maskę pokrytą we właściwych miejscach klejem.

Niezgodne z technologią automatycznego montażu metalowe obudowy tranzystorów mocy TO3 i TO66 zostały zastąpione przez połowicznie z nimi zgodne ( historia zgodności w dół szeroko występuje w komputerach i systemach ) „plastikowe” obudowy TOP3 i TO220. Ponieważ obudowy te nadal wymagały izolacyjnych podkładek montażowych to metalowy spód tych obudów pokryto cienką warstwą specjalnego plastiku eliminując potrzebę izolacyjnych podkładek.

Koszt płyty drukowanej szybko rośnie z ilością jej warstw. Toteż projektowanie taniej jednowarstwowej PCB do towaru produkowanego masowo wymaga dużej inteligencji ludzkiej i maszynowej. Produkowane są zwory wyglądu opornika aby można je było automatycznie montować na PCB. Zwór na dużej jednowarstwowej płycie PCB może być dużo.

Moc serwonapędów wynika z wymaganej szybkości pracy maszyny. W małej nie szybkiej maszynie do automatycznego montażu elementów elektronicznych można zastosować nawet nawet silne hybrydowe silniki krokowe z dobrymi sterownikami mikrokrokowymi. Silnik krokowy nie wymaga sensora położenia i mały serwomechanizm z nim jest tani na tle normalnego serwomechnizmu.

N.B. Zwróćmy uwagę że same maszyny obróbcze wykonują coraz więcej elementarnych czynności i opracowano wiele metod transportu powstających detali między kolejnymi maszynami bez udziału ludzi i drogich robotów przemysłowych. Przykładowo detale można odpowiednio transportować i wypozycjonować strumieniem sprężonego powietrza czy ich potrząsaniem lub polem magnetycznym.

Od początku lat osiemdziesiątych trwa ofensywa przemysłowa Japonii kasująca nowoczesne branże na zachodzie.

Maszyny NC a później CNC narodziły się w USA głównie dla przemysłu lotniczego ale w miarę dezindustralizacji USA dominacje uzyskała Japonia.

B.W „drapaczach chmur” stosuje się szybkie windy dalekobieżne i wolniejsze windy strefowe. Winda dalekobieżna zatrzymuj się tylko na pietrach przesiadkowych. Pasażer windą dalekobieżną dojeżdża do pietra przesiadkowego i tam wsiada do windy strefowej obsługującej przykładowo 10 kolejnych pieter. Do zasilania silników napędowych prądu stałego DC stosowano wzmacniacz dwu maszynowy amplidynę (silnik asynchroniczny i prądnica DC ) lub zbliżony układ Ward Leonarda. Silnik dla bezpieczeństwa ma hamulec aktywny bez zasilania. System zapewniał płynne ruszanie i hamowanie oraz dużą prędkość ale był mało sprawny, kosztowny i zawodny. Moc napędu windy wynika z szybkości podróży lub wymaganego przyspieszenia i ciężaru pasażerów jako że typowy ciężar windy jest skompensowany przeciwwagą. Wzmacniacz maszynowy zastąpiono czterokwadrantowym układem dwóch sześciotyrystorowych mostków włączonych antyrównolegle i zasilających silnik prądu stałego DC.

W dużym drapaczu chmur może być zatrudnionych bardzo dużo ludzi i wymagana wydajność systemu transportowego wind jest wysoka. System sterowania windami jest od dawna skomputeryzowany.

Tak samo moc napędów dźwigów wynika z masy i szybkości podnoszenia ładunków. W potężnych portowych suwnicowych dźwigach kontenerowych napęd podnoszący ma moc sięgająca 250 KW jako że wymagana jest szybka obsługa czyli załadowanie i rozładowanie statku kontenerowca w myśl zasady że czas to pieniądz. Przyspieszenie przy podnoszeniu ciężkich kontenerów może być ograniczone stabilnością konstrukcji dźwigu. Do krajów mało cywilizowanych gdzie nie ma portów kontenerowych przybywają statki z własnymi potężnymi dźwigami ale mają one słabsze napędy niż dźwigi suwnicowe. Alternatywą dla serwomechanizmów elektrycznych są serwomechanizmy hydrauliczne. Dla poprawienia precyzji ruchów na automatycznym chwytaku kontenerów może być zainstalowana kamera dla operatora dźwigu. Wymagane są całkiem dokładne ruchy.

C.Zdalnie radiowo ustawiane przez radary SCR-584 ( pierwszy z 1942 roku ) z przelicznikami (komputery analogowe ) amplidyny sterowały silniki DC serwomechanizmów ustawiające działa przeciwlotnicze.

W dniach 17 lipca - 31 sierpnia 1943 roku automatyczne działa zestrzeliły nad Anglią 1286 nadlatujących rakiet V-1. Było to 34 % rakiet wystrzelonych na Anglię. Wynik prawdopodobnie zostałby później znacznie poprawiony ale nie było już kolejnych ataków rakiet V-1.

Podczas rozpoczętego 22 stycznia 1944 roku desantu aliantów pod Anzio we Włoszech automatyczny system dział strącił ponad 100 samolotów niemieckich. Podczas inwazji w Normandii (D-Day) 6 czerwca 1944 roku 39 dział automatycznych ochraniało desant przed atakami Luftwaffe. Okazało się że elektronika czyli radary i sterowanie automatyczne jest znakomicie komplementarna z produktami przemysłu ciężkiego. Obecnie czołg bez elektroniki jest nieomal bezbronny w starciu z czołgiem wyposażonym w nowoczesną elektronikę. Ale do pozycjonowania dział stosuje się jednak serwomechanizm hydrauliczny. Także mechanikę skrzydeł samolotów poruszają silniki hydrauliczne dlatego że są znacznie lżejsze od napędu elektrycznego co jest bardzo ważne.

Wydajne systemy przeciwlotnicze na okrętach eskadry chroniącej bardzo drogiego lotniskowca z samolotami i na nim samym czyniły go niemożliwym do zniszczenia. Flota potężnych i drogich lotniskowców pozwoliła po wojnie rozciągnąć USA projekcje siły praktycznie na cały świat.

D.Moc amplidyn sterujących potężne ( do 10 MW) napędy prądu stałego DC walcarek stalowniczych (mniejsze napędy do innych zastosowań w stalowni ) wynikała z wymagań procesu walcowania. Regulowane są też napędy turbinowych sprężarek dużej mocy i wentylatorów w hutach.

E. Moc klucza odchylania poziomego H-Out w odbiorniku telewizyjnym TVC zdefiniowana jako iloczyn szczytowego prądu i napięcia klucza mierzy się już w kilowatach !

Energia pola magnetycznego odchylającego w kineskopie wiązki elektronów w kineskopie rośnie wraz z kątem odchylania, średnicą szyjki kineskopu i napięciem anodowym. Napięcie anodowe waha się wraz z pobieranym przez kineskop prądem czyli jasnością obrazu ( nie mylić z regulacją jasności obrazu) ale w nowoczesnym układzie odchylania wahania te są możliwe do zaakceptowania bez bardzo kłopotliwej triody stabilizatora równoległego. Zmiana napięcia anodowego powoduje m.in. zmianę względnej wydajności emisyjnej luminoforów RGB i niepożądaną zmianę kolorów obrazu. Stąd nominalne napięcie anodowe dla kineskopu kolorowego 25KVdc musi być dość dokładnie przestrzegane. Zbyt wysokie napięcie anodowe grozi pogorszeniem niezawodności i zwiększa prawdopodobieństwo wyładowań w kineskopie oraz powiększa emisję promieniowania rentgenowskiego X. Za małe napięcie m.in. obniża jasność obrazu i fałszuje kolory oraz pogarsza zbieżność kolorów. Pobór prądu przez kineskop jest w odbiorniku celowo ograniczony. Napięcie powrotu na kluczu H-Out rośnie wraz ze skracaniem czasu powrotu ale czas ten nie może być za długi bowiem większy od czasu odbieranego w sygnale TV impulsu synchronizacji powoduje finalnie utratę treści granicznej lewej i prawej części obrazu. Możliwości manewru z czasem powrotu są małe. Zatem użyty kineskop i standard telewizyjny wyznaczają cyrkulującą moc bierną i gabarytową klucza H-out. Podawane w katalogach parametry tranzystorów BU208 (w obudowie TOP3 BU508 ) odpowiadają pracy z kineskopem 26 cali o kącie odchylania 110 stopni z prądem kineskopu 1.5 mA. Mniejsza jest moc odchylania kineskopów o kącie 90 deg ale odbiornik TVC jest głęboki, niepraktyczny i źle widziany przez klientów. Układ odchylania poziomego jest największym pożeraczem energii w odbiorniku TV-TVC i decyduje o poborze mocy z sieciowego zasilacza impulsowego. Im lepszy jest tranzystor H-Out i bardziej optymalne jego sterowanie tym mniejsze są straty mocy w nim i mniejsza pobierana moc. Pobór mocy przez część sygnałową odbiornika jest niewielki. Wzmacniacze wideo RGB pracujące w klasie AB lub B redukują pobór mocy w stosunku do klasy A. Drugim konsumentem mocy w odbiorniki TV jest układ odchylania pionowego jako że statystycznie wzmacniacz audio w klasie AB pobiera mało mocy. Zastosowanie dynamicznego podwajania w czasie powrotu napięcia zasilania wzmacniacza końcowego odchylania pionowego jak w układach TDA1170 pozwala znacznie zmniejszyć pobieraną moc. Nowoczesny odbiornik TVC ( w tym sprawny zasilacz impulsowy SMPS ) z kineskopem 21 cali pobiera około 80 watt mocy z sieci.

Oczywiście możliwe zmniejszenie średnicy szyjki kineskopu kolorowego dalej zmniejszy pobór mocy. Kineskop jest już blisko granic swojej doskonałości a on sam jako lampa elektronowa jest co do idei przestarzały. Z badań prowadzonych w świecie wynika ze domownicy spędzają przed telewizorami dużo czasu. Zatem oszczędność energii jest spora.

F. Wzmacniacz audio z modulacją PWM nazwany jako „cyfrowy” był elementem składowym systemu z wypromowanym przez Sony – Philips standardem cyfrowego zapisu /odtwarzania płyt Compact Disc. „Cyfrowy”, stereofoniczny wzmacniacz Sony TAN-88 o mocy ponad 150W na kanał stosował jako klucze mocy tranzystory V-Fet. Częstotliwość modulacji PWM wynosiła 500 KHz.

Urządzenie to w prohibicyjnej cenie wyprzedziło swoje czasy. Moc szczytowa zasilacza impulsowego wynosi aż 600 Wat. Cenną i unikalną cechą cwanego zasilacza jest wysoka sprawność przy małej mocy obciążenia co wynika z braku snubberów i zastosowania prądowego sterowania proporcjonalnego tranzystorów mostka nieregulowanej przetwornicy choć całość jest regulowana.

Czy produkcja domowych wzmacniaczy mocy przekraczającej nawet 100-200 W na kanał nie jest szaleństwem ? Pamiętać należy że hałas ale także głośna muzyka uszkadza słuch narażony już w halach fabrycznych i na ulicach przemierzanych przez hałaśliwe pojazdy.

W zachodnim systemie rynkowym koncerny opracowują i produkują to co chce kupić rynek czyli konsumenci.

Efektywność głośników wynika m.in. z indukcji w szczelinie magnesu czyli z energii magnesu oraz udziału długości cewki w polu magnetycznym magnesu. W głośnikach basowych cewka jest znacznie dłuższa niż długość szczeliny magnesu aby przy maksymalnych wychyleniach cewki – membrany stała część cewki była w polu magnetycznym co zapobiega dużym zniekształceniom. Wynika z tego słaba efektywność głośników niskotonowych a zatem i całego zestawu głośnikowego kolumny Hi-Fi. Wyższą efektywność można uzyskać stosując większy czyli droższy magnes i dodatkowo magnes o większej energii. Magnesy z ziem rzadkich są drogie. Głośnik byłby drogi i ciężki

Sygnał akustyczny ma duże wartości szczytowe (Crest Factor) i sprawność akustycznych wzmacniaczy mocy przy normalnych małych mocach jest znikoma. Wzmacniacz jałowo pobiera prąd spoczynkowy konieczny dla małych zniekształceń. Moc jałowa pobierana z zasilacza DC jest proporcjonalna do prądu i napięcia a to proporcjonalne do pierwiastka ze szczytowej mocy wzmacniacza. Duży transformator sieciowy wzmacniacza nagrzewa się nawet jałowo. Zmierzony jałowy pobór mocy z sieci przez wzmacniacz 2 x 100 W wynosi prawie 20 Wat.

Zdaniem autora znakomitym pod każdym względem rozwiązaniem jest zastosowanie zasilacza impulsowego o wysokiej sprawności przy małym obciążeniu jak we wzmacniaczu TAN-88 ale dodatkowo o regulowanym napięciu. Mikrokontroler odbierający rozkaz o zmianie wzmocnienia - głośności jednocześnie regulowałby napięcie zasilacza adekwatnie do potrzeb. Algorytm regulacji i uczenia się to osobny temat do rozważań. Zwróćmy uwagę że maksymalny sygnał z odtwarzacza CD ( norma) i radia FM (dewiacja jest ustalona normami ) oraz gramofonu (norma) i magnetofonu ( nasycenie taśmy i zniekształcenia) jest dokładnie określony. Nieokreśloność maksymalnej amplitudy wnosi regulacja tonów i regulacja fizjologiczna. N.B. Regulacja tonów z reguły psuje brzmienie i jej głębokość w urządzeniach wysokiej jakości jest mała. Z zadaniem poradzi sobie prosty algorytm na procesorze DSP, który jak się wydaje niedługo zagości w każdym urządzeniu. Algorytm mógłby też zadbać o nieprzesterowanie wzmacniacza i trwałość głośników.

Ta regulacja napięcia zasilania obniży pobieraną moc przy normalnym odsłuchu i rewelacyjnie polepszy trwałość tranzystorów mocy i całości poprzez obniżenie temperatury. Konstrukcja wzmacniacza musi jednak zapewnić stałość prądu spoczynkowego w funkcji napięcia zasilania co nie jest trudne. Fabryczny wzmacniacz o jałowym napięciu zasilania +-27.5V zasilony napięciem stabilizowanym +-28V (celowo odrobinę większe od jałowego aby wykluczyć udział zasilacza z transformatorem 50Hz ) z zasilacza impulsowego dosłownie ryczy i niby przewymiarowane kolumny głośnikowe są za słabe !

Philips produkuje znakomity scalony wzmacniacz audio TDA1514. Ale nawet taniutki układ wzmacniacza TDA2030 zasilony napięciem stabilizowanym +-18V gra całkiem głośno.

G.Cena godziny pracy ( lub związana z nią wartość godziny dojazdu do pracy i wypoczynku po pracy ) rośnie w miarę rozwoju gospodarczego. Stąd popularność w bogatych krajach szybkiej, masowej drogiej komunikacji lotniczej.

Pomysł szybkiego pociągu Shinkansen pojawił się w Japonii na początku lat czterdziestych ale zaczęto go realizować w 1959 roku. Pierwszą linie Shinkansen eksploatowano od 1964 roku. Użyto standardowej w świecie szerokości torowiska 1435 mm. Stosowane jest standardowe torowisko podsypane lub żelbetowe płyty gąsienicowe długości około 4.92 metra, szerokości 2.23 metra i 160–200 mm grubości. Płyta waży około 5 ton. Stosowane są długie odcinki szyn. Są one starannie spawane i połączone złączami dylatacyjnymi. Wymagania na torowisko są bardzo wysokie. Zastosowano trakcje 25KVac bowiem stosowana w Japonii trakcja 1500 Vdc była dużo za słaba. Półsztywno połączone w pociąg wagony mają napęd na każdą oś co pozwala uzyskać duże przyśpieszenie i małe obciążenie toru bowiem nie ma ciężkiej lokomotywy.

Serie pociągów Shinkansen 0 wprowadzono w 1964 roku, serie 200 w 1982 a serie 100 w 1985 roku.

Wymagana moc napędów wynika z oporu aerodynamicznego oraz nachylenia torowiska i oporów toczenia i wymaganego przyspieszenia. W pracach nad nowymi seriami pociągów pojawiła się potrzeba kluczy dużej mocy do inwerterów. W 1980 roku koncerny Japonii wyprodukowały wyłączane bramką tyrystory GTO 1000A / 3000V. Zastosowano silniki prądu zmiennego. Uszkodzenie jednego falownika i napędu jest niezauważalne i pociąg pełni służbę do końca dnia. Specjalne pociągi serwisowe diagnozują stan torowiska i szyn. Stosowane jest skomputeryzowane sterowanie ruchem. Pociągi mają punktualność do kilkunastu sekund. Mimo przewozu gigantycznej ilości pasażerów nie było ani jednego śmiertelnego wypadku.

Na krótkich odcinkach szybkie pociągi są konkurencyjne dla samolotów bowiem przystanki są w centrach miast i nie ma czasochłonnego dojazdu na podmiejskie lotnisko i odprawy bagażu.

Produkowana w Polsce na licencji English Electric lokomotywa uniwersalna EU07 (i pochodne od niej) ma cztery silniki komutatorowe mocy po 500 kW. Zbudowana jest w technologi początka lat pięćdziesiątych. Zastosowano w niej stratny rozruch oporowy wraz z przełączaniem konfiguracji silników. Energia hamowania jest rozpraszana. Pociągi PKP częściowo jeżdżą wolniej niż przed wojną.

Z czego wynika optymalna prędkość kolejowego transportu osobowego i towarowego ?

-Z rynkowej decyzji pasażerów chcących drożej płacić za szybkie połączenia

-Z rosnącego wraz z prędkością zużycia energii

-Z rosnącego wraz z prędkością prawdopodobieństwa zaistnienia wypadku o rosnącym koszcie co wymaga inwestycji w nowoczesny tabor i linie oraz dbałości o tabor i torowiska i sterowania automatycznego ruchem

-Z malejącego z prędkością czasu zaangażowania taboru i linii kolejowej do wykonania określonej usługi przewozu

-Z malejącego z prędkością prawdopodobieństwa kradzieży towaru. Czas transportu towaru ma zwykle małe znacznie poza produktami rolnymi i spożywczymi

Zatem bogaci Japończycy jeżdżą szybkimi pociągami Shinkansen a biedni Hindusi starymi, zdezelowanymi pociągami po starych zdemolowanych torowiskach z prędkością do 30 km/h.

Warto zauważyć ze dobre „skomunikowanie” pociągów a także pociągów i autobusów i komunikacji miejskiej ma duży wpływ na czas całej podróży. Główne strumienie podróżnych powinny trafiać na skomunikowane środki transportu. Przewaga Japonii nad krajami III Świata w tym skomunikowaniu jest jeszcze bardziej miażdżąca.

H.Skomplikowany stabilny zasilacz wysokiego napięcia dla lampy rentgenowskiej tomografu komputerowego X może mieć moc ( pracuje dorywczo z przerwami ) maksymalną do 100 KW. Musi być przy tym maksymalnie lekki bowiem porusza się na gantry w trakcie wykonywania setek kolejnych projekcji.

Wymagania na zasilacz HV konwencjonalnego urządzenia rentgena ( tak zwany rentgen operacyjny ze wzmacniaczem obrazu ) są niskie i łatwe do spełnienia. Z kolei mały gabarytami zasilacz HV dla lampy rentgenowskiej aparatu dentystycznego X ma wiele zalet.

I.Pompy wody zasilającej w elektrowniach cieplnych są największym odbiorcą potrzeb własnych.

Wymagana ilość pompowanej wody zależy od oddawanej przez generator mocy do sieci energetycznej. Pompa może być napędzana dodatkową regulowaną turbiną parową zasilaną tą samą parą co główna turbina bloku. Jest to jednak rozwiązanie skomplikowane i drogie oraz wymaga na czas uruchomienia bloku elektrycznego napędu pompy. W przypadku napędu elektrycznego między silnikiem a pompą umieszcza się regulowane, stratne sprzęgło hydrokinetyczne. W elektrowniach amerykańskich zastosowano niedawno regulowany napęd z silnikiem asynchronicznym zasilanym z tyrystorowego invertera prądu ( a nie napięcia ). Koszt invertera zwraca się z oszczędności zużytej energii elektrycznej po 2-3 latach.

J.Moc do wzbudzenia generatora synchronicznego ( ciągle nawet więcej niż 6 MW a chwilowo więcej ) bloku energetycznego może dostarczać 6 tyrystorowy mostek trójfazowy w regulatorze napięcia i mocy biernej AVR– Automatic Voltage Regulator. Jego zaletą jest m.in. możliwość szybkiego odwzbudzenia maszyny przy przejściu do pracy falownikowej celem uniknięcia jej przeciążenia

K. Przesył energii prądem stałym HVDC jest opłacalny na dystans powyżej 1000 km. Linia prądu stałego wysokiego napięcia HVDC może połączyć asynchronicznie pracujące systemy energetyczne krajów. Po obu stronach linii zastosowano 12 pulsowe konwertery tyrystorowe. Jeden pracuje jako prostownik a drugi jako falownik. Kierunek przepływu mocy jest dowolny. Zastosowano złożone filtry LC do usunięcia harmonicznych aby nie zaśmiecały one obu sieci energetycznych.

System przesyłowy HVDC w Brazylii ma mieć moc aż 6300 MW. Stosowane dawniej wielkie i zawodne ignitrony zostały wyparte przez łączone szeregowo tyrystory największych mocy.

Przesył wielkich mocy jest prawie zawsze uwarunkowany geograficznym położeniem elektrowni ( na przykład ogromnej hydroelektrowni ) i odbiorców.

L.Regulowane napędy elektryczne ( to nie są serwomechanizmy ) o znośnej cenie mogą znaleźć w przemyśle i usługach ponad 90 zastosowań ! Falowniki do regulacji obrotów silników asynchronicznych pomp, wentylatorów, młynów, taśmociągów, maszyn... w zakresie 1:10. Moce katalogowych falowników tyrystorowych dochodzą do 500KW.

M.Zasilacze bezprzerwowe UPS ( Uninteruptable Power Suplly ) do zasilania krytycznych odbiorców a w szczególności układów automatyki, alarmów i komputerów oraz krytycznych procesów na przykład w chemii ( w chemii pestycydów używane są ekstremalnie toksyczne dla człowieka substancje ) czy sali chirurgicznej. Przy awarii sieci zasilającej momentalnie załączony falownik wytwarza napięcie zasilające pobierając moc z naładowanych wcześniej akumulatorów.

Do mocy dwóch kilowatów przełącznikiem napięcia sieciowego (dostawa energii z sieci lub falownika) jest szybki przekaźnik a przy większych mocach antyrównoległa para tyrystorów jako że styczniki są zdecydowanie za wolne. Starsze falowniki wykonywano na tyrystorach a obecnie na tranzystorach Darlingtona.

UPS ma zintegrowaną ładowarkę precyzyjnie ładująca akumulatory z sieci i dbającą o jak największą żywotność akumulatorów. Przy mniejszych mocach ładowarek stosuje się tranzystory przy dużych tyrystory.

UPS może dostarczać moc do czasu wejścia na obroty szybko uruchomionego generacyjnego agregatu Diesla i możliwości jego stopniowego obciążenia. N.B. Agregat Diesla winien być raz na miesiąc uruchomiony i z pełną mocą pracować do osiągnięcia pełnej temperatury na sieć państwowa aby był wiarygodny w chwili próby. Owa chwila próby odróżnia państwa poważne zdolne do skutecznej obrony od państw pasożytniczych które rozpadają się przy ataku jak domek z kart.

N.Systemy kompensacji mocy biernej. W szczególności regulacja do dużych pieców łukowych zapobiega zmianom napięcia w sieci dystrybucyjnej a nawet przesyłowej

O.Wózki elektryczne do transportu wewnątrz fabryk często jako podnoszące – widłowe. Wózki do obsługi towarów na dworcach kolejowych

P.Regulowane zasilacze Wysokiego Napięcia HV do nadawczych tetrod RTV na zakres do VHF i klistronów na zakres UHF. Klistrony wymagają ochrony. W zagrożeniu zwiera się błyskawicznie wyzwalanym Spark Gap ( „ceramiczna” przerwa iskrowa z elektrodą wyzwalającą) zasilacz HV.

Proste zasilacze do lamp RTG. Stabilne, regulowane zasilacze do lamp RTX w tomografach komputerowych.

Regulowane zasilacze HV do triod KF / niski VHF do nagrzewnic pojemnościowych i indukcyjnych. Zasilacze HV do przemysłowych generatorów mikrofalowych z magnetronami i klistronami. Zasilacze impulsowe do radarowych magnetronów. Zasilacze impulsowe do laserów dużej mocy.

Q.Tranzystorowe i lampowe falowniki do myjek i zgrzewarek ultradźwiękowych

R.Nagrzewnice indukcyjne średniej częstotliwości z falownikiem tyrystorowym

S.Zasilacze do elektrolizy w procesie produkcji miedzi, aluminium i magnezu mają wyjściowe prądy przekraczające 50KA przy napięciu kilkuset woltów jako że wiele wanien jest połączonych szeregowo.

T.Spawarki i zgrzewarki pracujące w automatach lub razem z robotami przemysłowymi. W sterowanych prostownikach stosowane są tyrystory. W falownikach stosowano szybkie tyrystory ale obecnie dominują już tranzystory Darlingtona.

U.Szerokie zastosowanie ma energoelektronika na nowoczesnych statkach morskich. „Energoelektronika na statkach ” Sławomira Wyszkowskiego, Wydawnictwo Morskie 1981 roku, pokazuje stan rzeczy z 1976 roku: napęd główny, wciągarki i żurawie ładunkowe, wciągarki kotwiczne i cumownicze, wciągarki trałowe, napęd steru, dynamiczna stabilizacja kołysań statku, AVR generatora, ładowarki akumulatorów , UPS, sprzęgło silnika głównego.

Silnik główny zasilany jest tanim paliwem pozostałościowym czyli mazutem a w języku światowym HFO: Heavy Fuel Oil. Na wzór elektrowni potężny silnik główny ma spore potrzeby własne zaspokajane przez agregaty prądotwórcze ( 380V-50Hz lub 440V-60Hz ) napędzane silnikami (mocy do 2500 KM ) na drogie paliwo Diesla.

W nowoczesnych statkach silnik główny napędza generator synchroniczny, z którego napięcie jest prostowane i podane do tyrystorowego falownika komutowanego siecią. Gdy silnik główny na oceanie pracuje z dużą mocą agregaty Diesla są wyłączone i używana jest „prądnica wałowa” bowiem tak skomplikowany system jest potocznie nazywany. Dzięki niemu małe jest zużycie drogiego paliwa i małe jest zużycie mechaniczne agregatów. Generator napędzany silnikiem głównym pracuje ze zmiennymi obrotami i oczywiście nie może wprost zasilać energetycznej sieci pokładowej. Systemy pracują asynchronicznie podobnie jak to ma miejsce przy łączeniu różnych pracujących asynchronicznie systemów układem HVDC.

Nowoczesne jednostki specjalistyczne są drogie i poszukiwane na rynku światowym. Jest na nich dużo energoelektroniki. Produkcja kadłuba statku polega na pospawaniu ( automat spawalniczy długie spawy wykonuje 4 razy szybciej niż doświadczony spawacz ) pociętych ( maszyna CNC ) i trochę pogiętych prasą grubych blach. Najdroższa na statku jest siłownia. Zautomatyzowane bezdozorowe siłownie wymagają niewielkiego personelu i statek jest w rezultacie tani w eksploatacji. Niestety w Polsce mało produkuje się elektroniki i automatyki statkowej. Kupowanie za waluty nowoczesnego i drogiego wyposażenie statku czyni całą produkcje statku ekonomicznym nonsensem. Obecnie na prostym cięciu i spawaniu blach nie da się już zarobić choćby robić to najsprawniej w świecie a Polskie stocznie są dalekie od sprawności.

Niemcom w czasie wojny starczyło pół roku na budowę skomplikowanego U-boota. Miano produkować 40 sztuk miesięcznie ale alianci skutecznie bombardowali różne zakłady III Rzeszy zakłócając produkcje. 32 zakłady produkowały wtedy tak zwane sekcje które w stoczni łączono w okręt podwodny.

Bardzo sprawnie w dużej ilości produkowano wtedy statki w stoczniach USA – zarówno proste statki handlowe jak i obłędnie skomplikowane lotniskowce.

Silne servonapędy elektryczne stosowane są w dźwigach portowych. Ważący 650 ton dźwig suwnicowy szybko przeładowujący kontenery ma napęd wciągarki mocy 250 kW. Zatem produkując energoelektronikę i maszyny elektryczne przy okazji można sprzedać wielką ilość stali i produkcji przemysłu metalowego.

V.W nowoczesnych świetlówkach stosuje się miniaturowe falowniki. Taka świetlówka ma sprawność świetlną 4-5 razy lepszą niż zwyczajna żarówka !

W.Tyrystorowe sterowniki fazowe regulują moc grzałek i temperaturę w precyzyjnych i czystych piecach procesowych. Są stosowane w domowych ściemniaczach żarówek oraz w kinach i teatrach.

X.Ładowarki dużych akumulatorów rezerwowych stosuje się w urządzeniach UPS, telekomunikacji, elektrowniach...

Z przykładów widać że energoelektronika to domena najwyżej rozwiniętych i najbogatszych krajów świata.

Polska w poziomie dochodu narodowego per capita jeszcze długo nie będzie potrzebować szybkich pociągów takich jak Shinkansen. Niemniej podniesienie prędkości pociągów musi nastąpić.

Ale wieloma dziedzinami zastosowań wypada się zająć.

Światowe perspektywy energoelektroniki są bardzo dobre i jest pewne ze coraz większa część produkowanej energii elektrycznej będzie w krajach cywilizowanych przechodzić przez inwertery i zasilacze impulsowe. Pretendentem do tronu lidera światowego przemysłu jest teraz Japonia która może zdetronizować USA. W Japonii pracuje bardzo dużo maszyn CNC i rośnie liczba robotów.

Polska i kraje RWPG mogą odpaść od cywilizacji elektroniki, robotów przemysłowych i maszyn CNC.

Człowiek od dawna korzysta z energii wytwarzanej z zasobów przyrody. Od połowy XVIII wieku intensywnie zaczęła rozwija się mechanizacja produkcji. Automatyzacja produkcji jest kolejnym krokiem w podnoszeniu wydajności pracy czyli finalnie dobrobytu społeczeństwa. Elementem urządzeń automatycznych i półautomatycznych są urządzenia energoelektroniczne.