Статические преобразователи

Статические преобразователи выполнены на полупроводниковой базе. По сравнению с электромашинными статические преобразователи имеют ряд преимуществ, такие как высокий к.п.д., достигающий 70÷90%, меньшую массу, высокую надежность, большую устойчивость к вибрациям, отсутствие шума в работе, практическое отсутствие регламентных работ. Удельная масса их составляет 15÷20 кг/кВт. Но они имеют меньшую максимально допустимую температуру (140÷200°) и на порядок дороже.

Преобразователи представляют собой коробку, стенки которой могут быть ребристыми, т.е. служить радиаторами. На мощных преобразователях установлены вентиляторы. На боковой стенке имеются клеммы для подключения питания по постоянному току и разъем для цепей управления и выходного напряжения.

Статические преобразователи имеются двух типов: постоянного тока в переменный и переменного тока в постоянный.

Рассмотрим первый тип преобразователей. Они имеют разнообразные электрические схемы, но работают по общему принципу: сначала постоянное напряжение преобразовывают в переменное, затем его повышают и выпрямляют, потом снова преобразовывают в переменное нужной частоты и в конце фильтруют. При этом применяются схемы стабилизации напряжения и частоты.

Блок-схема однофазного статического преобразователя представлена на рис. 7.3.

Рис. 7.3 Блок-схема статического однофазного преобразователя.

Первый элемент Ф_вх - входной фильтр, который служит для уменьшения пульсаций от работы преобразователя в питающей сети. Второй К - конвертор, который служит для преобразования напряжения сети в повышенное постоянное напряжение. Третий И инвертор, который служит для преобразования постоянного тока в переменный ступенчатого вида. Четвертый Ф_вых - выходной фильтр, который служит для выделения чистой синусоиды частотой 400 Гц из напряжения ступенчатой формы.

Трехфазные статические преобразователи имеют также различные принципиальные схемы, но наиболее распространены схемы, в которых находятся два канала аналогичные однофазному преобразователю и фазосдвигающие устройства ФСУ (рис.7.4).

Рис. 7.4 Блок-схема статического трехфазного преобразователя.

Фазосдвигающее устройство часто выполняют по схеме Скотта, которая два однофазных напряжения преобразует в одно трехфазное. Схема Скотта представлена на рис. 7.5.

Рис. 7.5 Схема Скотта

На рисунке показана упрощенная схема каналов в виде инверторов И₁ и И₂. Напряжение второго канала сдвинуто по фазе на 90° относительно первого с помощью фазосдвигающего устройства, а вторичные обмотки трансформаторов включены по прилагаемой схеме. Центральный отвод первого трансформатора соединен с обмоткой второго трансформатора. На векторной диаграмме показано образование трехфазной системы. Напряжение первого трансформатора принято за линейное напряжение U_СВ . Обозначим его на диаграмме вектором СВ. Напряжение с первой половины первого трансформатора U₁ совпадает по направлению с U_СВ , а напряжение второго трансформатора U₂, принятое по амплитуде опережает вектор СВ по фазе на 90°. Соединяя точки схемы А, В и С с нагрузкой получим систему трехфазного тока. Такая схема позволяет экономить детали и материалы, что снижает ее стоимость. Маркируются статические преобразователи также буквами и цифрами только добавляется буква С - статические. Например, ПОС-1000, ПТС-800.

Статические преобразователи переменного тока в постоянный выполняются на полупроводниковой базе и называются они выпрямительными устройствами ВУ или трансформаторно-выпрямительными блоками ТВБ. На рис. 7.6 представлены простейшие принципиальные схемы выпрямления переменного тока и кривые выпрямленных напряжений.

Схема а называется однофазной однополупериодной, б - однофазной двухполупериодной с нулевым выводом, в- однофазной мостовой, г - трехфазная однополупериодная с нулевым выводом.

Из кривых видно, что эти схемы имеют большие пульсации напряжений, и в схемах авиационных источников питания они не используются.

Рис. 7.6 Схемы простейших выпрямителей.

Наиболее совершенными является схемы представленные на рисунке 7.7.

Схемы 7.7 а) - трехфазные двухполупериодные: со средней точкой и мостовая (схема Ларионова). Эта схема используется в выпрямительных устройствах ВУ. Таким образом они состоят из трехфазного понижающего трансформатора напряжением 200/115 В в 27 В и мостового выпрямителя. В некоторых ВУ установлены выходные фильтры и вентиляторы для охлаждения.

Рис. 7.7 Схемы авиационных выпрямителей:

а) – типа ВУ, б) – типа ТВБ.

На рис. ? б) представлена схема трансформаторно – выпрямительного блока ТВБ. Она отличается от ВУ тем, что имеется вторая вторичная обмотка, соединенная треугольником со своей мостовой схемой выпрямления. Напряжение во вторичных обмотках за счет схем соединения сдвинуты друг относительно друга на 30° по фазе. Это обеспечивает более качественное выпрямление, т.е. амплитуда пульсаций уменьшается.

Примеры маркировки: ВУ-6, ТВВ-6, где цифра выходная мощность в кВт.