Система питания двигателя
Система питания двигателя
Система питания двигателя предназначена для хранения возимого запаса топлива и подачи его в двигатель. В карбюраторных двигателях в цилиндры двигателя подается смесь бензина с воздухом. В дизелях дизельное топливо впрыскивается в камеры сгорания двигателя. Вот поэтому принципиальные схемы систем питания карбюраторных двигателей и дизелей различны.
Особенности устройства системы питания. Система питания карбюраторного двигателя состоит из ряда приборов и деталей. Бензин из бака, уровень в котором фиксируется указателем, проходит фильтр — отстойник. Насосом (он приводится в работу от двигателя) топливо подается к карбюратору. В карбюраторе образуется горючая смесь из частиц бензина и воздуха, поступающего через воздухоочиститель. Из впускной трубы эта смесь распределяется по цилиндрам двигателя 6. Отработавшие газы выпускной трубой выводятся к глушителю и далее в атмосферу.
Система питания дизеля вместо карбюратора имеет топливный насос высокого давления.
Топливо подается топливным насосом в каждый цилиндр двигателя 9. Воздух из воздухоочистителя поступает во впускную трубу и от нее в камеры сгорания двигателя.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Описанные приборы и детали сохраняются и у пожарного автомобиля. Энергия отработавших газов двигателя пожарного авто-люби л я используется для обеспечения работы газоструйного вакуум-аппарата, который размещается вдоль левой продольной балки рамы. В стационарных условиях работы от выхлопной трубы и газоструйного вакуум-аппарата выделяется большое количество теплоты. Это становится опасным в пожарном отношении для пожарного автомобиля. Поэтому в систему питания вносят ряд измерений по размещению топливных баков, фильтров и т, п.
Рис. 1. Система питания карбюраторного двигателя:
1 — бензиновый бак; 2 — указатель уровня бензина; 3 — воздухо—очиститель; 4 — карбюратор; 5 — впускная труба; 6 — двигатель; 7— выпускная труба; 8 — глушитель; 9 — насос; 10 — отстойник; 11 — топливный фильтр
После внесения изменений в конструкцию бензобаки испытывают под давлением 120 кПа (в течение 5 мин не должно обнаружиться течи воды).
Рис. 2. Система питания дизеля: 1 — топливный бак; 2 — указатель уровня топлива; 3 — топливный фильтр грубой очистки; 4 — топливоподающий насос; 5 — топливный фильтр тонкой очистки; 6 — топливный насос высо* кого давления; 7 — воздухоочиститель; 8 — впускная труба; 9 — двигатель; 10 — выпускная труба; 11 — глушитель
Рис. 3. Система выпуска отработавших газов:
1 — приемные патрубки; 2 —газоструйный вакуум-аппа-рат; 3 — глушитель; 4 — фланцевые соединения; 5 — телескопические соединения; 6 — обогреватель цистерны; 7 — обогреватель насосного отделения
Наибольшему изменению в системах питания двигателей базовых автомобилей, используемых для пожарных машин, подвергаются системы выпуска отработавших газов.
Система выпуска отработавших газов пожарных автомобилей показана на принципиальной схеме рис. 3. Она включает соединения с приемными патрубками, газоструйный вакуум-аппарат с сиреной, глушитель, обогреватели цистерны и насосного отделения. В системе используются фланцевые и телескопические соединения.
В зависимости от особенностей компоновки пожарного автомобиля, предполагаемых климатических условий его эксплуатации рассматриваемая схема системы выпуска отработавших газов может применяться полностью или частично.
У ряда автоцистерн нет обогревателей цистерн, например, АЦ-40 (131)-137, АЦ-30 (66)-146. Обогрев цистерн у них обеспечивается размещением выпускных труб вблизи днищ цистерн. Суммарное сопротивление движению газов не должно превышать определенных пределов. Это обусловлено тем, что с увеличением сопротивлений повышается коэффициент остаточных газов в цилиндрах двигателя и, следовательно, уменьшается коэффициент наполнения и мощность двигателя.
д.).Обслуживание систем питания двигателей пожарных автомобилей производится с периодичностью и в объеме базового шасси.
—
Топливо из бака поступает в металлический ленточно-щелевой фильтр грубой очистки и по трубе в подкачивающий насос.
Рис. 4. Схема питания двигателя:
1 — соединительная трубка топливного бака; 2 — фильтр грубой очистки; 3 —фильтрующий элемент фильтра грубой очистки; 4 — спускная пробка; 5 — пружина; 6 —труба; 7 — регулятор; 8 — топливный насос; 9 — подкачивающий насос; 10 — воздухоочиститель; 11 — ручной насос; 12 — продувочная пробка; 13 — трубка от головки топливного насоса к подкачивающему насосу; 14 — трубка высокого давления; 15—впускной трубопровод; 16 — вихревая камера в головке двигателя; 17 — продувочный вентиль на фильтре тонкой очистки; 18 — форсунка; 19 — трубка от подкачивающего насоса к фильтру тонкой очистки; 20 — трубка от фильтра тонкой очистки к головке топливного насоса; 21 —трубка от фильтра тонкой очистки к бачку-компенсатору; 22 — бачок-компенсатор; 23 — фильтр тонкой очистки; 24 — пружина; 25 — трубка от бачка компенсатора к топливному манометру; 26 — топливный манометр
Ручной насос служит для заполнения топливной системы топливом перед пуском двигателя, а также для удаления воздуха из системы через вентиль и пробку в головке насоса.
При работе двигателя ручной насос выключают. От подкачивающего насоса топливо под давлением по трубке подается в фильтр тонкой очистки, который состоит из четырех фильтрующих элементов из хлопчатобумажной нити. Очищенное топливо по трубке нагнетается в головку топливного насоса, откуда попадает в плунжерные пары. Топливный насос с помощью регулятора в зависимости от нагрузки двигателя дозирует топливо и под давлением 10—14 МПа нагнетает его в необходимой очередности к форсунке по трубке высокого давления.
При давлении 0,5 МПа игла распылителя форсунки, отжимая пружину, приподнимается и топливо впрыскивается в вихревую камеру. Просачивающееся между иглой и корпусом распылителя топливо сливается через трубку. Излишнее топливо из головки топливного насоса по трубке возвращается в подкачивающий насос. Воздух для образования смеси всасывается из атмосферы через трехступенчатый воздухоочиститель и впускной трубопровод.
Топливный насос состоит из четырех плунжерных пар и кулачкового вала с приводом от шестерни коленчатого вала через промежуточную шестерню, шестерню привода, шлицевой фланец и шлицевую втулку.
Перемещением рейки управляет центробежный регулятор. Рычагом регулятора первоначально устанавливают рейку, а значит, и плунжеры на определенные частоты вращения дизеля. В дальнейшем при увеличении нагрузки на дизель его частоты падают, на что реагируют грузики регулятора — они сходятся. Под действием пружин рейка идет вправо и поворачивает все плунжеры, увеличивая подачу топлива. Двигатель набирает необходимые частоты вращения. Допустим, нагрузка с двигателя снята, частоты вращения его начинают при прежней подаче топлива возрастать. И опять реагирует центробежный регулятор: под действием центробежной силы грузики регулятора разойдутся, сожмут пружины и через муфту и тягу переместят рейку влево. Подача топлива уменьшается, двигатель снова будет работать на необходимых частотах. Центробежный регулятор автоматически поддерживает заданную частоту вращения вала двигателя при изменении нагрузки.
Система питания двигателя в современных автомобилях
Система питания автомобиля используется для подготовки топливной смеси. Она состоит из двух элементов: топлива и воздуха. Система питания двигателя выполняет сразу несколько задач: очищение элементов смеси, получение смеси и ее подача к элементам двигателя. В зависимости от используемой системы питания автомобиля различается состав горючей смеси.
Типы систем питания
Различают следующие виды систем питания двигателя, отличающиеся местом образования смеси:
- внутри двигательных цилиндров;
- вне двигательных цилиндров.
Топливная система автомобиля при образовании смеси за пределами цилиндра разделяется на:
- топливную систему с карбюратором
- с использованием одной форсунки (с моно впрыском)
- инжекторную
Назначение и состав топливной смеси
Для бесперебойной работы двигателя автомобиля необходима определенная топливная смесь.
Она состоит из воздуха и топлива, смешанных по определенной пропорции. Каждая из этих смесей характеризуется количеством воздуха, приходящегося на единицу топлива (бензина).
Для обогащенной смеси характерно наличие 13-15 частей воздуха, приходящихся на часть топлива. Такая смесь подается при средних нагрузках.
Богатая смесь содержит менее 13 частей воздуха. Применяется при больших нагрузках. Наблюдается увеличенный расход бензина.
У нормальной смеси характерно наличие 15 частей воздуха на часть топлива.
Обедненная смесь содержит 15-17 частей воздуха и применяется при средних нагрузках. Обеспечивается экономный расход топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха.
Общее устройство системы питания
В системе питания двигателя имеются следующие основные части:
- бак для топлива. Служит для хранения топлива, содержит насос для закачки топлива и иногда фильтр. Имеет компактные размеры
- топливопровод. Это устройство обеспечивает поступление топлива в специальное смесеобразующее устройство.
Состоит из различных шлангов и трубок - устройство смесеобразования. Предназначено для получения топливной смеси и подачи в двигатель. Такими устройствами могут быть инжекторная система, моновпрыск, карбюратор
- блок управления (для инжекторов). Состоит из электронного блока, управляющего работой системы смешения и сигнализирующего о возникающих сбоях в работе
- топливный насос. Необходим для поступления топлива в топливопровод
- фильтры для очистки. Необходимы для получения чистых составляющих смеси
Состоит из различных шлангов и трубокКарбюраторная система подачи топлива
Эта система отличительна тем, что смесеобразование происходит в специальном устройстве – карбюраторе. Из него смесь попадает в нужной концентрации в двигатель. Устройство системы питания двигателя содержит такие элементы: бак для топлива, очищающие фильтры для топлива, насос, фильтр для воздуха, два трубопровода: впускной и выпускной, карбюратор.
Схема системы питания двигателя реализуется так. В баке находится топливо, которое будет использоваться для подачи в двигатель внутреннего сгорания.
Оно попадает в карбюратор через топливопровод. Процесс подачи может быть реализован с помощью насоса или естественным способом с помощью самотека.
Чтобы топливная подача осуществлялась в камеру карбюратора самотеком, то его (карбюратор) необходимо размещать ниже топливного бака. Такую схему не всегда можно реализовать в автомобиле. А вот использование насоса дает возможность не зависеть от положения бака относительно карбюратора.
Топливный фильтр очищает топливо. Благодаря ему из топлива удаляются механические частички и вода. Воздух попадает в камеру карбюратора через специальный фильтр для воздуха, очищающий его от частиц пыли. В камере происходит смешение двух очищенных составляющих смеси. Попадая в карбюратор, топливо поступает в поплавковую камеру. А после направляется в камеру смесеобразования, где соединяется с воздухом. Через дроссельную заслонку смесь поступает во впускной коллектор. Отсюда она направляется к цилиндрам.
После отработки смеси газы из цилиндров удаляются с помощью выпускного коллектора.
Далее из коллектора они направляются в глушитель, который подавляет их шум. Из него они поступают в атмосферу.
Подробно об инжекторной системе
В конце прошлого столетия карбюраторные системы питания стали интенсивно заменяться новыми системами, работающими на инжекторах. И не просто так. Такое устройство системы питания двигателя обладало рядом преимуществ: меньшая зависимость от свойств окружающей среды, экономная и надежная работа, выхлопы менее токсичны. Но у них есть недостаток – это высокая чувствительность к качеству бензина. Если этого не соблюдать, то могут возникнуть неполадки в работе некоторых элементов системы.
«Инжектор» переводится с английского, как форсунка. Одноточечная (моновпрысковая) схема системы питания двигателя выглядит так: топливо подается на форсунку. Электронный блок подает на нее сигналы, и форсунка открывается в нужный момент. Топливо направляется в камеру смесеобразования. Далее все происходит как в карбюраторной системе: образуется смесь.
Затем она проходит впускной клапан и попадает в цилиндры двигателя.
Устройство системы питания двигателя, организованное с помощью инжекторов, следующее. Эта система характеризуется наличием нескольких форсунок. Данные устройства получают сигналы от специального электронного блока и открываются. Все эти форсунки соединены друг с другом с помощью топливопровода. В нем всегда имеется в наличии топливо. Лишнее топливо удаляется по обратному топливопроводу назад в бак.
Электронасос подает топливо в рампу, где образуется избыточное давление. Блок управления направляет сигнал на форсунки, и, они открываются. Топливо впрыскивается во впускной коллектор. Воздух, проходя дроссельный узел, попадает туда же. Полученная смесь поступает в двигатель. Количество необходимой смеси регулируется с помощью открытия дроссельной заслонки. Как только такт впрыска заканчивается, форсунки снова закрываются, прекращается подача топлива.
Электронный блок является своеобразным «мозговым» элементом системы.
Этот сложный механизм обрабатывает поступающие на него сигналы от различных датчиков. Так происходит управление всеми устройствами топливной системы. Такая схема системы питания двигателя дает возможность водителю во время узнать о сбоях в работе, так как блок управления сигнализирует о них с помощью специальной лампы и кодов ошибки. Данные коды позволяют специалистам быстро выявить неполадки. Для этого им достаточно подключить внешнее диагностическое устройство, которое сможет распознать возникшие проблемы и назвать их.
Также на эту тему вы можете почитать:
Поделитесь в социальных сетях
Alex S 11 октября, 2013
Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто
Метки: Как устроен автомобиль
Что такое энергосистема? Определение и структура энергосистемы
Определение: Энергетическая система представляет собой сеть, состоящую из системы генерации, распределения и передачи.
Он использует форму энергии (например, уголь и дизельное топливо) и преобразует ее в электрическую энергию. Энергосистема включает в себя устройства, подключенные к системе, такие как синхронный генератор, двигатель, трансформатор, автоматический выключатель, проводник и т. д.
Электростанция, трансформатор, линия электропередачи, подстанции, распределительная линия и распределительный трансформатор – это шесть основных компонентов. энергосистемы. Электростанция вырабатывает мощность, которая повышается или понижается через трансформатор для передачи.
Линия передачи передает мощность на различные подстанции. Через подстанцию мощность передается на распределительный трансформатор, который понижает мощность до соответствующего значения, подходящего для потребителей.
Энергосистема представляет собой сложное предприятие, которое можно разделить на следующие подсистемы. Ниже подробно описаны подсистемы энергосистемы.
Генераторная подстанция
На электростанции топливо (уголь, вода, атомная энергия и т.
д.) преобразуется в электрическую энергию. Электроэнергия вырабатывается в диапазоне от 11 кВ до 25 кВ, что является повышением для передачи на большие расстояния. Электростанция генерирующей подстанции в основном подразделяется на три типа: тепловая электростанция, гидроэлектростанция и атомная электростанция.
Генератор и трансформатор являются основными компонентами электростанции. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Механическая энергия поступает от сжигания угля, газа и ядерного топлива, газовых турбин или иногда двигателя внутреннего сгорания.
Трансформатор с очень высокой эффективностью передает мощность с одного уровня на другой. Мощность, передаваемая от вторичной обмотки, примерно равна первичной, за исключением потерь в трансформаторе. Повышающий трансформатор снизит потери в линии, по которой осуществляется передача мощности на большие расстояния.
Передающая подстанция
Передающая подстанция несет воздушные линии, которые передают генерируемую электрическую энергию от генерации к распределительным подстанциям.
Линии электропередач в основном выполняют две функции:
- Они передают энергию от генерирующих станций к оптовым приемным станциям.
- Соединяет между собой две или более генерирующих станций. Соседние подстанции также соединяются между собой линиями электропередач.
Напряжение передачи работает при напряжении более 66 кВ и стандартизировано на 69 кВ, 115 кВ, 138 кВ, 161 кВ, 230 кВ, 345 кВ, 500 кВ и 765 кВ, линейное. Линия электропередачи выше 230 кВ обычно называется сверхвысоким напряжением (СВН).
Линия высокого напряжения заканчивается на подстанциях, которые называются подстанциями высокого напряжения, приемными подстанциями или первичными подстанциями. На подстанции высокого напряжения напряжение понижается до подходящего значения для следующей части потока к нагрузке. Очень крупные промышленные потребители могут обслуживаться непосредственно системой передачи.
Подстанция передачи
Часть системы передачи, которая соединяет подстанции высокого напряжения через понижающий трансформатор с распределительными подстанциями, называется подсистемой передачи.
Уровень напряжения субпередачи варьируется от 90 до 138 кВ. Система субпередач напрямую обслуживает некоторые крупные отрасли промышленности. Конденсатор и реактор расположены на подстанциях для поддержания напряжения линии электропередачи.
Работа вспомогательной системы передачи аналогична работе распределительной системы. Она отличается от распределительной системы следующим образом.
- Подсистема передачи имеет более высокий уровень напряжения, чем распределительная система.
- Поставляет только большие нагрузки.
- Он питает только несколько подстанций по сравнению с распределительной системой, которая питает некоторые нагрузки.
Распределительная подстанция
Компонент системы электроснабжения, соединяющий всех потребителей в районе с источниками электроэнергии, называется распределительной системой.
Электростанции соединены с генерирующими подстанциями линиями электропередачи. Они питают некоторые подстанции, которые обычно расположены в удобных точках вблизи центров нагрузки.
Подстанции распределяют электроэнергию на бытовых, коммерческих и относительно мелких потребителей. Потребителям требуются большие блоки мощности, которые обычно подаются в подсистему передачи или даже в систему передачи.
Силовая электроника и энергетические системы » Электротехника и вычислительная техника
Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство преобразования энергии, которое обрабатывает и передает мощность на нагрузку. Одна и та же электрическая машина может работать как двигатель для преобразования электрической энергии в механическую или как генератор для преобразования механической энергии в электрическую. Электрическая машина в сочетании с силовым электронным преобразователем и соответствующим контроллером обеспечивает привод двигателя.
Силовой электронный преобразователь состоит из полупроводниковых устройств и управляет потоком большой мощности от источника к входным клеммам двигателя. Достижения в области силовых полупроводников за последние несколько десятилетий позволили разработать компактные, эффективные и надежные электроприводы постоянного и переменного тока.
Контроллер состоит из микроконтроллера или цифрового сигнального процессора и связанной с ним маломощной электроники. Функция контроллера заключается в обработке пользовательских команд и различных сигналов обратной связи датчиков для генерации сигналов переключения затвора для полупроводниковых переключателей силового преобразователя в соответствии с алгоритмом управления двигателем. Сигналы датчиков включают положение ротора машины, фазные токи, напряжение на шине инвертора и выходные данные температуры машины и инвертора. Защита от сбоев и диагностика также являются частью алгоритма контроллера мотора.
Исследования в области электрических машин и приводов сосредоточены на оптимизации конструкции с использованием 2D и 3D анализа методом конечных элементов, а также на проектировании приводов на системном уровне с учетом эксплуатационных требований и возможностей управления.
Это многогранное исследование направлено на поиск инноваций в конфигурациях машин, концепциях управления двигателем, идентификации параметров и анализе шума и вибрации. Моторные приводы предназначены для того, чтобы сделать систему более эффективной, отказоустойчивой, более плавной в работе, компактной и адаптированной к приложениям. Инструменты моделирования и проектирования разрабатываются для облегчения проектирования машин и стимулирования усилий по разработке. Особое внимание в исследованиях уделяется машинам и приводам с постоянными магнитами и реактивными двигателями.
За одно столетие личный транспорт превратился из лошадей и повозок в почти миллиард частных автомобилей. Прогнозируется, что потребность в личной мобильности будет расти еще быстрее, поскольку большое количество людей в развивающихся странах избавляются от бедности и нуждаются в транспорте. Выбросы автомобилей, работающих на мазуте, засоряют наш воздух и способствуют глобальному потеплению. По всем этим причинам крайне важно найти альтернативу нефти для частного транспорта.
Хотя автомобиль может приводить в движение несколько альтернатив, сегодня доступна только одна: электричество.
С введением электрического двигателя в транспортное средство вводится совершенно новая трансмиссия, требующая междисциплинарных исследований компонентов системы. Система электромобиля состоит из электродвигателя, преобразователей силовой электроники и накопителей энергии, таких как батареи. Кроме того, вся система должна быть оптимизирована, чтобы максимизировать общую эффективность системы. Наконец, чтобы уменьшить общие выбросы от транспорта, устройство хранения энергии транспортного средства следует перезаряжать в то время, когда производство электроэнергии в сети наиболее эффективно и не загрязняет окружающую среду.
Исследования NCSU в области систем электромобилей сосредоточены на расширении диапазона транспортных средств за счет разработки более эффективных подсистем и включения систем хранения с более высокой плотностью энергии и мощности. Другая тема исследования сосредоточена на разработке фундаментальных и эффективных технологий, которые помогут электроэнергетической отрасли активно управлять и контролировать большое количество зарядок транспортных средств от подключаемых модулей.
Дополнительную информацию можно найти по адресу: http://www.atec.ncsu.edu/
Electronic Energy Systems Packaging (включая упаковку силовой электроники) включает в себя технологии, ориентированные на физическую реализацию силовой электроники и систем накопления энергии.
Инженеры-электрики разрабатывают схемы и схемы, но в конечном итоге заказчику доставляются электрофизические схемы, которые одновременно проектируются и объединяются в аппаратную систему. Эти аппаратные системы должны соответствовать таким показателям, как мощность, вес и плотность размеров; государственные и отраслевые стандарты; и надежность.
Понятно, что это исследование широкое и междисциплинарное с исследованиями электрических, магнитных, тепловых и механических компонентов и цепей. Исследовательский центр NCSU сосредоточен на высокочастотных топологиях высокой плотности, в которых используются силовые полупроводники со сверхбыстрым переключением, а также на материалах и процессах изготовления для создания таких топологий.
Применение в новых интегрированных энергосистемах от чипа до корабля, включая наземные энергосистемы интеллектуальных сетей; преобразователи и приводы для электромобилей; высокопроизводительные источники питания для аэрокосмических, телекоммуникационных и распределительных систем постоянного тока; и сверхбыстрые устройства защиты от коротких замыканий, использующие новейшие полупроводники SiC и GaN.
Те, кто интересуется этой областью, сочтут выгодным иметь начальное образование в области силовой электроники и физики с сильным интересом к теплопередаче, материалам или строительной механике.
Силовая электроника представляет собой технологию, связанную с эффективным преобразованием, контролем и преобразованием электроэнергии статическими средствами из ее доступной входной формы в желаемую электрическую выходную форму.
Силовые электронные преобразователи можно найти везде, где есть необходимость изменить форму электрической энергии (т. е. изменить ее напряжение, ток или частоту).
В «классической» электронике электрические токи и напряжение используются для передачи информации, тогда как в силовой электронике , они несут власть. Некоторыми примерами использования силовых электронных систем являются преобразователи постоянного тока в постоянный, используемые во многих мобильных устройствах, таких как сотовые телефоны или КПК, и преобразователи переменного тока в постоянный в компьютерах и телевизорах. Крупномасштабная силовая электроника используется для управления сотнями мегаватт потока энергии в нашей стране.
Исследования в этой области включают применение силовой электроники для управления крупномасштабной передачей и распределением электроэнергии, а также интеграцию распределенных и возобновляемых источников энергии в энергосистему. NCSU также имеет сильную программу по новым приложениям полупроводниковых устройств с широкой запрещенной зоной, которые обеспечивают высокие рабочие температуры, более высокую эффективность и более высокую удельную мощность.
ИС управления питанием используются для управления точным потоком энергии в портативных и карманных устройствах, таких как усилители мощности сотовых телефонов и светодиодные дисплеи, ЦП, DRAM, графические устройства, высокоскоростные устройства ввода-вывода и USB. Кроме того, отслеживаются пониженное напряжение или другие неисправности, чтобы предотвратить повреждение системы. Функция плавного пуска снижает нагрузку на компоненты источника питания и повышает надежность изделия. Реализация обычно выполняется с использованием аналоговых интегральных схем, но существует сильная тенденция к переходу к реализации цифровых или смешанных сигналов.
Силовые полупроводниковые устройства представляют собой полупроводниковые устройства, используемые в качестве переключателей или выпрямителей в силовых электронных схемах (например, импульсные источники питания). Их также называют силовыми устройствами, а при использовании в интегральных схемах — силовыми ИС.
Некоторыми распространенными силовыми устройствами являются силовой диод, тиристор, силовой МОП-транзистор и IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором).
Силовой диод или полевой МОП-транзистор, например, работает по тем же принципам, что и его маломощный аналог, но способен пропускать больший ток и, как правило, может поддерживать большее напряжение обратного смещения в выключенном состоянии.
Потребности в исследованиях в этой области включают, с одной стороны, увеличение максимальной допустимой мощности силовых устройств, а с другой стороны, необходимость увеличения скорости, которую они могут переключать. Силовой полупроводник также играет ключевую роль в определении эффективности преобразования энергии. Исследования NCSU сосредоточены на силовых устройствах, в которых используются полупроводниковые материалы с широкой запрещенной зоной (например, SiC и GaN).
Исследовательские проекты сосредоточены на анализе структур силовых устройств с использованием численного моделирования и разработке аналитических моделей на основе физики транспорта полупроводников. Студентам предлагается подтвердить теоретический анализ, используя электрические характеристики коммерчески доступных устройств и изготовление новых структур устройств.
Влияние улучшений характеристик силовых устройств на конкретные приложения позволяет понять компромиссы между характеристиками во включенном состоянии, возможностью обратной блокировки и эффективностью переключения.
Электроэнергетические системы состоят из компонентов, которые производят электрическую энергию и передают эту энергию потребителям. Современная электроэнергетическая система состоит в основном из шести основных компонентов: 1) электростанции, вырабатывающие электроэнергию, 2) трансформаторы, повышающие или понижающие напряжение по мере необходимости, 3) линии электропередач для передачи электроэнергии, 4) подстанции, на которых понижается напряжение. для передачи мощности по распределительным линиям, 5) распределительным линиям и 6) распределительным трансформаторам, которые снижают напряжение до уровня, необходимого для потребительского оборудования. Производство и передача электроэнергии относительно эффективны и недороги, хотя, в отличие от других форм энергии, электроэнергию нелегко хранить, и поэтому ее необходимо производить в зависимости от спроса.