книги из ГПНТБ / Технические осмотры и проверки электромашинных преобразователей и выпрямительных устройств радиоэлектронного вооружения ВМФ

Г л а в а 3

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТИПА АПТИ-30-400

§ 3.1. Назначение преобразователя, его основные данные и состав

ной двигатель постоянного тока; Т — генератор трех­

генератора, гц.

Преобразователь служит для преобразования посто­ янного напряжения 175—320 в в трехфазное напряже­ ние 220 в частотой 400 гц и предназначен для электро­ питания корабельного радиопередатчика.

Основные технические данные преобразователя:

—напряжение питающей сети 175—320 в;

—максимальный потребляемый ток при напряже­

нии сети 220 в не более 220 а;

—скорость вращения ротора 3000 об/мин;

—число фаз переменного напряжения — 3;

—частота напряжения генератора 400 гц\

—мощность генератора 30 квт\

ляющий собой одновальный однокорпусный двигательгенератор;

—пускатель постоянного тока типа ОПП-21-1;

—пусковое сопротивление типа СП-1-1;

31

—блок регулирования типа БР-6;

—блок управления типа БУ-3;

—■угольный регулятор типа УРН-421;

— тервитовое сопротивление БТС-1.

М а ш и н н ы й а г р е г а т

Машинный агрегат преобразователя состоит из дви­ гателя и генератора.

Двигатель постоянного тока имеет смешанное воз­ буждение. На четырех главных полюсах уложены шун­ тован ШО и сериесная СО обмотки возбуждения, пи­ тающиеся от бортовой сети постоянного тока. Кроме того, на этих же полюсах уложена противокомпаундная обмотка ПКО, которая питается постоянным напряже­ нием от генератора и служит для стабилизации скоро­ сти вращения (частоты генератора). Для улучшения коммутации в двигателе установлены дополнительные полюсы, обмотка которых соединяется последовательно с якорем двигателя. Генератор агрегата представляет собой трехфазный генератор индукторного типа. Трех­ фазная обмотка якоря — рабочая обмотка — ОЯ уло­ жена в пазах двух статоров (двух пакетов железа), между которыми находятся обмотка возбуждения ОВ и компаундная обмотка КО в виде отдельных катушек.

Обмотка якоря имеет кремнийорганическую изоля­ цию, а обмотка возбуждения — изоляцию на стекле.

Ротор генератора состоит из двух зубчатых пакетов и не несет никаких обмоток.

Для подавления помех радиоприему на зажимы яко­ ря двигателя включены помехозащитные конденсаторы.

П у с к а т е л ь п о с т о я н н о г о т о к а т и п а ОПП-21-1

Пускатель выполнен в литой брызгозащитной короб­ ке из алюминиевого сплава.

Элементы пускателя устанавливаются как в коробке, так и на внутренней стороне крышки, что обеспечивает свободный доступ ко всем элементам при открытой крышке.

К элементам пускателя относятся:

— два линейных контактора 1КП и 2КП]

ся на корпусе генератора под обдувом вентилятора. Конструкция УРН такая же, что и в преобразователях АЛА и АЛП.

Т е р в и т о в о е с о п р о т и в л е н и е БТС-1

Тервитовое сопротивление представляет собой блок нелинейных сопротивлений в виде столбика из тервитовых шайб диаметром 50 мм и толщиной 5 мм, поме­ щенных в штампованную перфорированную металличе­ скую коробку.

Тервит-порошок изготовлен из жидкого песка с ме­ лом и карборундом. Из этой массы прессуются шайбы, которые затем обжигаются в водородной среде при температуре 1300° С. Шайбы собираются на изолиро­ ванной металлической шпильке. Между шайбами уста­ новлены контактные шайбы из бериллиевой бронзы.

Блоки БТС-1 (с шестью шайбами) рассчитаны на ток до 1,5 а при напряжении порядка от 80 до 120 в. Со­ противления установлены на амортизаторах в коробке выводов для охлаждения под обдув.

§3.2. Принципиальная схема преобразователя

иее работа

Схема преобразователя (рис. 1.7) состоит из двига­ тельной и генераторной частей. Схема двигательной ча­ сти обеспечивает запуск и остановку преобразователя, поддержание постоянной скорости вращения двигателя при изменении напряжения сети и нагрузки.

Схема генераторной части обеспечивает автоматиче­ ское или ручное поддержание постоянного напряжения при изменении нагрузки.

Р а б о т а с х е м ы а в т о м а т и ч е с к о г о п у с к а д в и г а т е л я

Автоматический пуск и остановка двигателя осуще­ ствляются с помощью магнитного пускателя ОПП-21 из агрегатной или с дистанционного поста управления.

Напряжение на пускатель может быть подано через автоматический переключатель сетей АПС, обеспечи-

34

иобратное переключение после восстановления напряже­ ния в основной сети. На схеме рис. 1.7 АПС не указан.

Автоматический пуск двигателя осуществляется по схеме пуска в зависимости от противоэлектродвижущей силы. При нажатии на кнопки «Пуск» 2ДУ или 4КУ по­ лучают питание обмотки линейных контакторов 1КП и 2КП. Контакторы сработают, их главные контакты 1КП

и2КП замкнутся и включат шунтовую обмотку двигателя непосредственно на напряжение сети, а цепь якоря дви­ гателя — к той же сети через две ступени пусковых со­ противлений R1 и R2. Двигатель пойдет в ход. При сра­ батывании контакторов нормально открытые контакты 1КП2 и 2КП2 замыкаются и шунтируют кнопку «Пуск», а нормально замкнутые контакты 1КП1 и 2ДП1 размы­ каются и вводят последовательно с катушками контак­

торов соответственно экономические сопротивления 1C и 2С, которые служат для ограничения тока в катуш­ ках контакторов 1КП и 2КП. Кроме того, н. о. контакты 1КП2 и 2КП2, замыкаясь, подготавливают цепи диффе­ ренциальных реле 1РД и 2РД и контакторов ускорения

ЗКП и 4КП.

Сигнальные лампы ЛС1 и ЛС2 сигнализируют о ра­ боте преобразователя.

При работе двигателя и замкнутых контактах 1КП2 и 2КП2 включаются катушки дифференциальных реле 1РД и 2РД. Удерживающие катушки реле через доба­ вочные сопротивления 7С и 8С включаются на падение напряжения в пусковых сопротивлениях R1 и R2, а ра­ бочие катушки соответственно через добавочные сопро­ тивления 5С и 6С включаются на противоэлектродвижущую силу двигателя (на зажимы якоря двигателя).

Так как при пуске удерживающие обмотки диффе­ ренциальных реле включены на падение напряжения в пусковых сопротивлениях и их намагничивающие силы будут больше намагничивающих сил рабочих обмоток, то якори реле 1РД и 2РД в начале пуска остаются в притянутом состоянии к сердечнику удерживающей об­ мотки, а контакты обоих реле будут разомкнутыми.

По мере разгона двигателя с увеличением скорости вращения увеличивается противоэлектродвижущая сила

36

двигателя Е, а ток в цепи якоря /я уменьшается соглас­ но формуле (2). Падение напряжения на пусковых сопротивлениях уменьшается. Намагничивающие силы удерживающих обмоток также уменьшаются, а намагни­ чивающие силы рабочих обмоток реле, поскольку напря­ жение на зажимах якоря, куда они подключены, растет, увеличиваются.

Реле 1РД отрегулировано так, что оно сработает при противоэлектродвижущей силе в обмотке якоря, равной 45—50% величины питающего напряжения сети. Своим н. о. контактом 1РД1 замкнет цепь катушки контактора ускорения ЗКП. При этом контактор ЗКП сработает, его н. о. главный контакт ЗКП1 замкнется и зашунтирует первую ступень пускового сопротивления RL Одновре­ менно н. о. контакт ЗКП2 замкнется и зашунтирует кон­ такт реле 1РД1, а н. з. контакт ЗКПЗ разомкнется и вве­ дет в цепь катушек контактора ЗКП и реле 1РД доба­ вочное сопротивление ЗС.

При достижении скорости вращения двигателя, а следовательно, и противоэлектродвижущей силы, равной примерно 85% номинального значения, сработает реле 2РД. Своим н. о. контактом 2РД1 замыкает цепь ка­ тушки контактора ускорения 4КП, который, срабаты­ вая, своим главным н. о. контактом 4КП1 шунтирует обе ступени пусковых сопротивлений R1 и R2.

Одновременно н. о. контакт 4КП2, замыкаясь, шунти­ рует контакт реле 2РД1, з н. з. контакт 4КПЗ, размы­ каясь, включает последовательно с катушкой контактора 4КП и рабочей обмоткой реле 2РД сопротивления 4С. Кроме того, н. з. контакт 4КП4 размыкается и разры­ вает цепь катушек контактора ЗКП и дифференциаль­ ного реле 1РД, в которых при дальнейшей работе пре­ образователя нет необходимости.

На этом процесс запуска преобразователя заканчи­ вается. Временные диаграммы двухступенчатого пуска двигателя указаны выше в описании преобразователя АЛП (рис. 1.4). Остановка преобразователя осуществ­ ляется нажатием на кнопку «Стоп» 1КУ или ЗКУ. При этом размыкается цепь катушек линейных контакторов 1КП и 2КП, которые, размыкая свои силовые контакты 1КП, 2КП, отключают двигатель от питающей сети. Пос­ ле этого схема оказывается подготовленной к следую­ щему пуску.

37

С т а б и л и з а ц и я с к о р о с т и в р а щ е н и я д в и г а т е л я ( ч а с т о т ы н а п р я ж е н и я

г е н е р а т о р а )

Как указано выше, в качестве приводного двигателя преобразователя используется компаундный двигатель, у которого мягкая скоростная характеристика (рис. 1.5).

Скорость вращения двигателя согласно формуле (3) зависит от питающего напряжения и от нагрузки на ва­ лу двигателя, поскольку потребляемый якорем двига­ теля ток определяется ею. Изменение скорости вращения приводного двигателя будет приводить к изменению ча­ стоты напряжения генератора согласно формуле (4).

Чтобы поддержать частоту генерируемого напряже­ ния на определенном уровне, необходимо обеспечить стабилизацию скорости вращения якоря приводного дви­ гателя.

Стабилизация скорости вращения двигателя при изменении напряжения бортовой сети

Типовой преобразователь АПТИ рассчитан на рабо­ ту в условиях, когда напряжение корабельной сети из­ меняется в пределах 175—320 в. Чтобы скорость вра­ щения двигателя при изменении напряжения и постоян­ ной нагрузке на валу оставалась постоянной, надо иметь приблизительно одинаковую кратность изменения напряжения на зажимах якоря и кратность изменения магнитного потока шунтовой обмотки возбуждения Фш. Но вследствие насыщения магнитной цепи (магнитная цепь машины близка к насыщению) магнитный поток шунтовой обмотки возбуждения при возрастании напря­ жения будет изменяться меньше и не пропорционально напряжению на зажимах якоря.

Если напряжение на зажимах якоря двигателя воз­ растет, то при постоянной нагрузке на валу скорость вращения п возрастет по сравнению с номинальной ско­ ростью «ном, соответствующей номинальному напряже­ нию согласно формуле (3). Частота напряжения гене­ ратора также возрастет. Для стабилизации скорости вращения двигателя (частоты) в необходимых пределах последовательно с шунтовой обмоткой возбуждения включают нелинейное тервитовое сопротивление — НС.

38

Сопротивление НС нелинейно изменяется от приложен­ ного к нему напряжения. Чем выше напряжение на за­ жимах якоря и на обмотке возбуждения, тем непропор­ ционально меньше становится сопротивление тервита, тем больше ток в шунтовой обмотке /ш. Непропорцио­ нальное увеличение тока возбуждения приводит к уве­ личению намагничивающей силы возбуждения, что в свою очередь приводит к увеличению потока шунтовой обмотки примерно во столько, во сколько возросло на­ пряжение на зажимах якоря двигателя. Следовательно, скорость вращения двигателя остается примерно по­ стоянной. Подобным образом осуществляется стабилиза­ ция скорости двигателя и при уменьшении питающего напряжения.

Стабилизация скорости вращения двигателя при изменении нагрузки на валу

Нагрузкой на валу двигателя является генератор преобразователя.

Если будет увеличиваться мощность, развиваемая генератором, то будет возрастать тормозящий момент на валу двигателя. Для уравновешивания тормозящего момента должен расти вращающий момент двигателя Мвр = -К/я(<£,ш+Фс) за счет большего потребления то­ ка /я и потока возбуждения сериесной обмотки Фс.

Из формулы (3) видно, что скорость вращения дви­

обмотка ПКО, которая питается постоянным током от генератора через трансформаторы тока ITT, 2ТТ, ЗТТ и трехфазную мостовую схему выпрямления, включающую выпрямители 1ВС, 2ВС, ЗВС. ПКО включена так, что ток, протекающий по ней, создает намагничивающие силы и поток Фпк, встречно направленный к потокам Фш и Фс. Тогда при включенной нагрузке на генератор скорость вращения двигателя будет равна

__ U — /я (Кя ~Ь В д )

С ( Ф ш Т“ Фс — Ф п к )

39

Если нагрузка на генератор растет, то увеличивается ток в фазах генератора и в первичных обмотках транс­ форматоров ITT, 2ТТ, ЗТТ. Это будет приводить к уве­ личению потока в сердечнике трансформатора, а следо­ вательно, к увеличению напряжения на вторичных об­ мотках трансформаторов. Выпрямленное напряжение и ток в ПКО возрастут. Возрастет поток ФпкРезульти­ рующий поток уменьшится, а скорость вращения п оста­ нется практически постоянной.

Р а б о т а с х е м ы г е н е р а т о р н о й ч а с т и

пр е о б р а з о в а т е л я

Кгенераторной части схемы рис. 1.7 относится трех­ фазный самовозбуждающийся синхронный генератор, угольный регулятор напряжения УРН-421, блок регули­ рования напряжения БР-6 и блок управления БУ-3.

Процесс самовозбуждения генератора осуществляется за счет остаточного магнетизма в зубцах ротора и ста­ нине статора.

При вращении ротора генератора за счет пульсации потока остаточного магнетизма в обмотке якоря будет индуктироваться э. д. с. небольшой величины, которая будет приложена к части витков первичной обмотки трансформатора 2ТР через н. з. контакт реле форсиров­ ки возбуждения РФВ. На вторичной обмотке трансфор­ матора 2ТР появится напряжение, которое выпрямляет­ ся с помощью выпрямителя 5ВС. По обмотке возбуж­ дения ОВ потечет ток от вторичной обмотки трансформатора 2ТР через угольный столб Р при авто­ матическом регулировании напряжения или через со­ противление РР при ручном регулировании. Реле форси­ ровки РФВ служит для более быстрого и четкого воз­ буждения генератора.

Катушка реле РФВ включена последовательно с об­ моткой возбуждения генератора ОВ, а контакты реле включены в цепь первичной обмотки трансформатора 2ТР. При запуске генератора в начальный момент воз­ буждения ток в цепи ОВ мал. Через н. з. контакт РФВ напряжение генератора, полученное за счет остаточного магнетизма, включено на половину витков первичной обмотки трансформатора 2ТР. Поэтому коэффициент трансформации трансформатора 2ТР велик и на обмот­

40