6.6. Преобразователи электроэнергии

В СЭЭС для питания отдельных потребителей, имеющих параметры, отличные от параметров ГРЩ, используются различные преобразователи энергии.

По исполнению их принято делить на 2 вида:

• вращающиеся (электромашинные)

• статические (неподвижные) преобразователи.

Рассмотрим наиболее распространенные на судах виды преобразователей электроэнергии:

Электромашинные преобразователи до сегодняшнего дня широко применяются, особенно на судах старой постройки. Они используются для преобразования постоянного тока в переменный ток, переменный ток одной частоты – в переменный ток другой частоты. В соответствии с назначением их принято делить на 4 группы:

• преобразователи электрического тока одного уровня напряжения в другое (трансформаторы)

• преобразователи переменного тока в постоянный (выпрямители)

• преобразователи частоты (делители и умножители частоты)

• преобразователи постоянного тока в переменный (инвертор).

Трансформаторы являются статическими электромагнитными аппаратами. На судах используются только понижающие трансформаторы. На очень ограниченном количестве судов – повышающие трансформаторы. (суда специального назначения). На судах используются только сухие трансформаторы, одно- и трехфазного исполнения. Масляные трансформаторы не применяются, и в случае необходимости требуют специального согласования Регистром.

Чаще всего на судах используется схема соединения  -  или  - . Другие схемы соединений также требуют согласования с Регистром. Трансформаторы бывают 2-х, 3-х и многообмоточные.

Выпрямители. Сегодня применяются в основном статические выпрямители. Электромашинные выпрямители, работающие по схеме мотор – генератор, имеют очень ограниченное применение. Только в качестве подзаряжающих агрегатов аккумуляторных батарей или сварочных агрегатов. Как правило, используются ГПТ смешанного или параллельного возбуждения.

Статические выпрямители используются с различными схемами соединения и выполнены на базе диодов. На судах старой постройки до сегодняшнего дня эксплуатируются селеновые мосты. На современных судах выпрямители выполняются на базе кремниевых и германиевых полупроводников.

При необходимости регулирования выхода тока и напряжения используют тиристоры или управляемые диоды, но их применение ограничивается только теми электроприемниками, которые не очень критичны к форме выпрямленного тока.

В зависимости от требований к питанию (качество постоянного тока) широко применяются различные схемы выпрямления.

• Однополупериодная схема выпрямления

• Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой.

• Двухполупериодная мостовая.

• Трехфазная (3-х диодная).

• Трехфазная (6-диодная) (схема Ларионова).

Тиристоры могут заменять диоды.

На рис. 18, 19, 20 представлены различные схемы выпрямления.

На рис. 22 представлена схема подзарядного агрегата, который используют не только для подзаряда, но и для электроснабжения постоянным током.

Преобразователи частоты: применяются электромашинные и электромеханические преобразователи.

В первом случае используется схема мотор – генератор, когда двигатель потребляет постоянный и переменный ток с одной частотой, а генератор вырабатывает переменный ток с другой частотой. Но чаще используются статические преобразователи частоты: делители и умножители частоты.

Инверторы – осуществляют обратную выпрямлению функцию.

Различают два вида инверторов: ведомые и автономные.

Ведомые – частота задается судовой сетью.

Автономные – используется задающий генератор.

На отечественных судах широкое применение получил выпрямительный агрегат ВАКЗ 1-40М (выпрямительный агрегат кремниевый зарядный морского исполнения, 40 – значение номинального выпрямленного напряжения).

Его параметры: Uпит.сети = 220 / 380 В, частота f = 50 Гц, потребляемая мощность 1.8 КВА, к.п.д. = 0.8, cos  = 0,72.

Номинальный вторичный ток = 25 А, точность стабилизированного выпрямленного напряжения U = 10 %.

Агрегат имеет брызгозащитное исполнение, естественное воздухоохлаждение, и рассчитан на длительный режим работы.

Функциональная и структурная схема представлена на рис. 24.

Конструктивно агрегат содержит следующие элементы:

1. Трехфазный трансформатор (редко однофазный), используемый для понижения напряжения и питания схемы управления СУ. Схема предусматривает возможность переключения обмотки из  в  и на оборот.

2. Тиристорный выпрямительный блок БВУ сделан по схеме Ларионова.

В схему управления входит датчик тока (представляет собой магнитный усилитель), блок автоматики БА, блок выходных каскадов БВК, диодный коммутатор ДК, 6 блоков формирующих импульсы БФИ, блок стабилизации БСТ и блок питания.

Диодный коммутатор ДК служит для формирования пилообразного напряжения. В нем используется заряд конденсатора постоянным током с последующим его разрядом через коммутирующие диоды. Это позволяет обеспечить независимость работы коммутатора от значения Uвых. и Uвход.

Блок БФИ представляет собой транзисторный формирователь импульсов на базе усилителя, вырабатывающий импульсы с подвижным передним фронтом. Блок БВК обеспечивает усиление по мощности управляющих импульсов, подаваемых в сеть тиристора.

Информация, поступающая от датчика тока, поступает в блок стабилизации тока. БСТ предназначен для регулирования значений выходного тока агрегата. Кроме этого, блок БСТ дополнительно несет функцию защиты от внешних и внутренних к.з., при этом значение требуемого выходного тока регулируется изменением коэффициента обратной отрицательной связи. Агрегат выполнен в виде шкафа, на лицевую панель которого выведены амперметры, вольтметры, лампочки, ручки потенциометра обратной связи и пакетный переключатель.

Схема подключения ВАКЗ к судовой сети нарисована на рис. 22. Внешний вид вращающегося преобразователя представлен на рис. 25.