Тема №8. Электромашинные преобразователи
Лекция №20
20.1 Основные понятия
Электромашинными преобразователями называются электрические машины, предназначенные для преобразования рода тока, напряжения, частоты и т. п.
Принцип действия электромашинных преобразователей основан на двойном преобразовании энергии: электрическая энергия преобразуется в механическую, которая затем преобразуется вновь в электрическую энергию, но другого вида.
Электромашинные преобразователи изготавливают в виде двигатель-генераторных агрегатов или одноякорных преобразователей.
В зависимости от назначения электромашинные преобразователи разделяются на преобразователи постоянно-переменного тока, преобразующие переменный ток в постоянный или наоборот; преобразователи постоянного тока; преобразователи частоты и т. п
20.2 Электромашинные преобразователи двигатель-генераторного типа
Электромашинный преобразователь двигатель-генераторного типа представляет собой агрегат, состоящий из двигателя и генератора, связанных общим валом и заключенных в общий корпус.
Преобразователь, предназначенный для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный, состоит из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и генератора постоянного тока (рис. 20.1).
Отсутствие электрической связи между двигателем и генератором позволяет получать на выходе преобразователя напряжение постоянного тока, не зависящее от напряжения переменного тока на входе преобразователя.
Рис. 20.1. Схема электромашинного преобразователя двигатель-генераторного типа
Для преобразования постоянного тока в переменный в электромашинных преобразователях используют двигатель постоянного тока параллельного или смешанного возбуждения и синхронный генератор (однофазный или трехфазный).
На рис. 20.2 представлена конструкция электромашинного преобразователя постоянного тока в однофазный переменный ток.
Якорь 3 двигателя постоянного тока и ротор 5 синхронного генератора расположены на общем валу 6. Со стороны двигателя, на этом валу расположен коллектор 1, а со стороны генератора — контактные кольца 7 для снятия напряжения переменного тока. Преобразователь имеет общий корпус 8, на внутренней поверхности которого со стороны двигателя и со стороны генератора расположены полюсы с обмотками возбуждения 2 и 4 соответственно двигателя и синхронного генератора. Таким образом, в рассматриваемом преобразователе синхронный генератор выполнен с внешними полюсами (по типу машины постоянного тока), а корпус преобразователя одновременно служит магнитопроводом как для двигателя, так и для генератора.
Аналогично рассмотренной конструкции выполнены электромашинные преобразователи частоты, состоящие из асинхронного трехфазного двигателя, который работает от сети частотой 50 Гц, и генератора переменного тока повышенной частоты.
20.2
Общим недостатком всех электромашинных преобразователей, выполненных по двигатель-генераторному принципу, является сравнительно высокая стоимость и низкий КПД. Последнее объясняется тем, что электроэнергия, поступающая в преобразователь, дважды претерпевает преобразование: сначала в двигателе, а затем в генераторе. В связи с этим КПД двигатель-генераторного агрегата η определяется произведением КПД двигателя ηд и КПД генератора ηг:
η = ηд ηг
Например, если КПД двигателя ηд=75%, а КПД генератора ηг=80%, то КПД преобразователя η = 0,75·0,80 = 0,6