Электромашинных преобразователей

Источник электропитания может быть как постоянного, так и переменного тока в виде электромашинных генераторов или статических устройств. При замыкании коммутатора зарядной цепи К и разомкнутом коммутаторе разрядного

В зависимости от назначения ЕН зарядные устройства (ЗУ) выполняются на базе статических преобразователей и электромашинных генераторов постоянного и переменного тока ( 3.15).

Если требования по КПД не являются определяющими, то регулирование производят с целью равномерной в зарядном цикле нагрузки источника питания (и привода в случае применения в качестве ЗУ электромашинных генераторов), осуществляя закон управления, обеспечивающий uCtt(t)iCH(t)=const. Это улучшает степень использования активного объема источников питания и привода и снижает массогабаритные показатели ЗУ. В тех случаях, когда от одного и того же ЗУ. электромашинного типа требуется заряжать ЕН неизменной емкости за различное время заряда и в соответствии с этим обеспечивать режим разряда с несколькими дискретными значениями частоты разрядов, применяют ступенчатую форсировку напряжения на входе ЗУ. Регулирование зарядных процессов рассмотрим на примере ЗУ с вентильными генераторами, хотя зависимости мс„(0, г'Сн(/) в регулируемых процессах ЕН являются общими для всех типов ЗУ с зарядом ЕН от источников постоянного тока. Различие заключается лишь в нахождении и реализации законов управления.

Развитие мощных полупроводниковых приборов идет хотя и более медленно, чем развитие ИМС, но неуклонно. Большие перспективы открываются перед ними в технике передачи электроэнергии на большие расстояния, где значительные преимущества имеют линии постоянного тока. Для преобразования переменного тока электромашинных генераторов в постоянный и постоянного тока в переменный требуются мощные преобразовательные приборы. Они необходимы также для управления мощным электроприводом, например на электрическом транспорте.

Огромную роль в разработке как электромашинных, так и электронных генераторов сыграла Нижегородская радиолаборатория, созданная по указу В. И. Ленина в декабре 1918 г. В этой лаборатории под руководством видного радиотехника, а в дальнейшем пионера высокочастотной электротермии проф. В. П. Вологдина был создан ряд мощных высокочастотных электромашинных генераторов, предназначавшихся тогда для радиостанций дальней связи, а под руководством проф- М. А. Бонч-Бруевича разработаны мощные генераторные лампы. На основе этих работ завод «Электрик» в Ленинграде с начала 30-х годов начал выпускать промышленные тигельные печи емкостью от 10 до 600 кг, мощностью до 600 кВт, питаемые током с частотой от 10 000 до 500 Гц соответственно, разработанные в лаборатории проф. В. П. Вологдина в ЛЭТИ имени В. И. Ульянова (Ленина).

Система постоянного тока состоит из аккумуляторной батареи (одна или две), электромашинных генераторов постоянного тока или полупроводниковых выпрямителей ВАЗП, ВАЗ (для заряда и подзаряда) и системы распределения.

для привода станков и механизмов, электрической тяги и т. д. Производство почти всей электроэнергии происходит при помощи электромашинных генераторов, преобразование в механическую — при помощи электромашинных двигателей, которые нашли самое широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, авиации, транспорте, военном деле и быту. Трансформаторы служат для изменения напряжения в начале и конце линии электропередачи.

В настоящей главе мы рассмотрим только источники э. д. с., действие которых основано на контактных явлениях, и химические источники. В тринадцатой главе остановимся на устройстве электромашинных генераторов, основанных на электромагнитном наведении.

Уравнения электромагнитного наведения выражают основные принципы, положенные в основу работы вращающихся электромашинных генераторов постоянного и переменного тока, трансформаторов, а также других электротехнических устройств.

Сосредоточение производства электроэнергии на крупных электрических станциях могло обеспечить значительные технические преимущества и экономические выгоды. Однако централизация производства электрической энергии на базе станций постоянного тока оказалась невозможной из-за трудностей, связанных с передачей электрической энергии на дальние расстояния. Необходимые для таких передач высокие напряжения не могли быть получены непосредственно от электромашинных генераторов, а применение высоких напряжений у электроприемников оказывалось недопустимым по соображениям безопасного обслуживания установок и другим техническим причинам.

На современных электростанциях электрическая энергия получается от генераторов переменного тока, приводимых в движение механическимиРдви?ателями (преимущественно паровыми и гидрав-«имитурбинами). Работа'электромашинных генераторов ос-

7.8. Системы стабилизации частоты электромашинных преобразователей

В отечественной литературе довольно подробно рассмотрены системы регулирования напряжения и частоты электромашинных преобразователей постоянного тока в переменный. Регулирование частоты преобразователя осуществляется посредством регулирования частоты вращения двигателя путем изменения тока в управляющей обмотке двигателя.

Дальнейшим развитием систем регулирования частоты электромашинных преобразователей с использованием энергии высших гармоник поля является устройство регулирования с использованием пьезоэлектрического трансформатора в качестве измерительного органа частоты. Это позволяет добиться независимости параметров измерительного органа напряжения от внешних факторов, снизить массу и габариты устройства регулирования, а также повысить надежность[50].

Структурная схема электромашинных преобразователей несколько сложнее; в нее входят обмотки на неподвижных и вращающихся частях преобразователя, коллекторно-щеточный и подшипниковый узлы, блок регулирования, узел контактных колец. На 6-1 приведена, как одна из наиболее сложных, структурная схема надежности электромашинного преобразователя постоянного тока в однофазный.

Достоинствами электромашинных преобразователей являются: высокая надежность, устойчивость к перегрузкам по току, возможность параллельной работы большого числа генераторов, простота и большая глубина регулирования мощности, хорошие нагрузочные характеристики, допускающие безаварийную работу даже при кратковременном коротком замыкании. Однако генераторы имеют сравнительно невысокий КПД, особенно при малых мощностях и частоте 8—10 кГц, к тому же сильно снижающийся при неполной загрузке по мощности и по времени, что объясняется большой долей постоянных потерь (механические, вентиляционные, потери в стали). Преобразователи сложны в ремонте. В некоторых случаях недостатком является большая постоянная времени, достигающая у мощных машин 2—Зс, большое время останова (до 45 мин) и недопустимость частых пусков. Проблемы смазки, шума, габаритов и монтажа успешно решены в современных преобразователях серий ВПЧ и ОПЧ.

Указанные недостатки ограничивают применение электромашинных преобразователей и приводят к необходимости создания статических преобразователей на основе использования тиристоров или транзисторов.

По структуре схемы статических преобразователей частоты сходны с аналогичными схемами электромашинных преобразователей и могут быть представлены двумя основными классами: 1) с непосредственной связью и 2) с промежуточным звеном постоянного тока.

электромашинные преобразователи — преобразуют переменный ток в постоянный и наоборот, изменяют величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась за счет применения статических полупроводниковых преобразователей;

В системах автоматического регулирования получили преимущественное распространение двухфазные асинхронные исполнительные микродвигатели с повышенным сопротивлением ротора, обладающие достаточным быстродействием и позволяющие регулировать скорость вращения от нуля до максимального значения, близкого к синхронной. Преобразователи. Существует много типов электромашинных преобразователей электрической энергии, например энергия трехфазного

Структурная схема электромашинных преобразователей несколько сложнее; в нее входят обмотки на неподвижных и вращающихся частях преобразователя, коллекторно-щеточный и под-шипниковый-узлы, блок регулирования, узел контактных колец. На 6-1 приведена, как одна из наиболее сложных, структурная схема надежности электромашинного преобразователя постоянного тока в однофазный.

Электромашинные преобразователи состоят из двух машин, соединенных механически. В таком агрегате одна машина работает двигателем, а другая — генератором. Система двигатель—генератор, состоящая из двух машин постоянного тока, позволяет преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный ток другого напряжения ( 7.9,а). С помощью двигателя постоянного тока и генератора переменного тока постоянный ток преобразуется в переменный ( 7.9,6). Если в режиме двигателя работает машина переменного тока, а в генераторном — машина постоянного тока, происходит преобразование переменного тока в постоянный ( 7.9, в). С помощью двух машин переменного тока преобразуется переменный ток одного напряжения и частоты в переменный ток другого напряжения, частоты и числа фаз ( 7.9, г). Двухмашинные агрегаты для преобразования переменного тока в постоянный и обратно выпускаются промышленностью. Преимущество электромашинных преобразователей перед полупроводниковыми состоит в том, что они создают меньше высших гармоник и обеспечивают электроснабжение при кратковременных перерывах в питании на стороже двигателя. За счет кинетической энергии, накопленной во вращающихся частях, генераюр может в течение некоторого временч отдапать энергию. Недостаток электромашинных агрегатов—сравнительно низкий КПД, равный произведению КПД двигателя и генератора и большие габариты.