Лекция 5 Преобразователи ЭЭ.

1 Конструкция и принцип действия преобразователей электрической энергии

Преобразователи электрической энергии являются вторичными источниками электрической энергии.

Они преобразуют электрическую энергию с одними параметрами в электрическую же энергию, но с другими параметрами. Параметрами электрической энергии, подвергающимися преобразованию (изменению), могут быть: тока, напряжение, частота, число фаз и т.п.

Преобразователи делятся на электромашинные (умформеры) и статические (полупроводниковые).

2.1 Электромашинные преобразователи (эмп)

ЭМП осуществляют преобразования тока:

- постоянного тока низкого напряжения в постоянный ток высокого напряжения;

- постоянного тока в переменный;

- переменного тока в постоянный.

2.1.1 Умформеры (с немецкого - преобразователь)

Умформер представляет собой комбинацию в одной машине электродвигателя низкого напряжения и генератора постоянного тока высокого напряжения. В одних и тех же пазах якоря преобразователя раздельно заложены обмотки низкого и высокого напряжений, подведенные соответственно к коллекторам низкого и высокого напряжений. Магнитная система машины общая и имеет смешанное или параллельное возбуждение. При подаче напряжения U₁ с первичной стороны умформера машина приходит во вращение как обычный двигатель постоянного тока. На вторичных зажимах умформера возникает ЭДС Е₂, индуцируемая в высоковольтной обмотке якоря:

(1)

где р— число пар полюсов;

п — частота вращения якоря, об/мин;

N₂ — число активных проводников обмотки высоковольтного якоря;

Ф_а — общий магнитный поток преобразователя, Вб;

а₂ — число пар параллельных ветвей высоковольтной обмотки якоря.

В умформерах магнитный поток Фа мало изменяется с изменением нагрузки. Это объясняется тем, что реакция якоря здесь весьма незначительна и почти не сказывается на рабочем процессе преобразования. В обмотке высокого напряжения ЭДС Е₂ и ток I₂ имеют одинаковые направления, а в обмотке низкого напряжения ЭДС E₁ и ток I₁ — разные направления. Таким образом, токи в обмотках якоря преобразователя имеют различные направления, вследствие чего поля реакции якоря, создаваемые этими токами, почти нейтрализуются, и основной магнитный поток Фа остается величиной практически постоянной.

Существенными недостатками умформеров является низкий КПД (30—50%), большие масса и габариты, сравнительно малые срок службы и надежность.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Для преобразования постоянного тока напряжением 27 В в переменный ток на ЛА применяются различные типы вращающихся преобразователей однофазного напряжения 115 В либо трехфазного напряжения 200 В.

Эти преобразователи представляют собой электромашинный агрегат, состоящий из двигателя постоянного тока и генератора (однофазного или трехфазного) переменного тока. Обе электрические машины размещаются в общем корпусе и имеют общий вал. Однако их магнитные системы являются независимыми и якорные обмотки электрически не связаны.

В качестве генераторов переменного тока применяют однофазные (типа ПО) или трехфазные (типа ПТ) синхронные генераторы.

Преобразователь типа ПО. Предназначен для преобразования постоянного тока напряжением 27 В в однофазный синусоидальный ток напряжением 115 В стабильной частотой 400 Гц и служит для централизованного питания потребителей переменным током. Мощность генератора преобразователя достигает 6000 В-А.

Преобразователь типа ПО представляет собой электромашинный агрегат, состоящий из электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения и однофазного синхронного генератора. Он снабжен системой автоматического регулирования частоты и напряжения, а также аппаратурой управления и защиты.

Преобразователь типа ПТ. Предназначен для преобразования постоянного тока напряжением 27 В в трехфазную систему напряжением 36 или 200 В с частотой тока 400 Гц и служит для централизованного питания потребителей переменным током. Максимальная мощность преобразователей достигает 6000 В-А.

Электромашинный агрегат состоит из двигателя постоянного тока и трехфазного синхронного генератора. Обмотка статора соединена звездой. Ротор генератора представляет собой посто­янный магнит в форме шестиполюсной или четырехполюсной «звездочки», выполненный из сплава альнико (АНКО).

Магнит из этого сплава имеет остаточную индукцию 5 = 0,7 Тл и коэрцитивную силу Fc = 4800 А/м.

Преобразователи типа ПТ снабжены регуляторами частоты, аппаратурой управления и защиты.