Назначение, классификация преобразователей
Электроэнергии
Источниками электроэнергии во вторичных системах электроснабжения являются преобразователи.
Часто для наиболее важных приемников электроэнергии нашли также и в качестве резервных (аварийных0 источников для питания потребителей первой категории.
В зависимости от выполняемых функций преобразователи электроэнергии подразделяются на следующие три группы:
- преобразователи рода тока постоянного (инверторы) в переменный или переменного (выпрямители) в постоянный (большей частью преобразователи рода тока одновременно преобразуют и величину напряжения);
- преобразователи уровня напряжения (конвекторы, статические умформеры);
- преобразователи частоты (используются главным образом для регулируемого привода переменного тока (циклоконвекторы).
В отдельную группу можно выделить преобразователи нестабильной частоты в стабильную частоту 400 Гц. (в системах ПСПИ).
По конструктивному исполнению преобразователи электроэнергии можно разделить на:
- электромашинные;
- электростатические;
Типы, отд, конструкция и принцип действия ЭМП
Электрической энергии
К электромашинным преобразователям, применяемым на самолётах, относятся преобразователи постоянного тока в переменный, постоянного тока низкого напряжения в постоянный ток высокого напряжения (умформеры), переменного тока в постоянный. Последние два вида на современных самолётах не используются.
Для преобразования постоянного тока напряжением 28,5 В в переменный ток на самолётах применяются различные типы электромашинных преобразователей однофазного напряжения 115 В или трёхфазного 36 В или 220 В.
 |
Эти преобразователи представляют собой электромашинный агрегат, состоящий из двигателя постоянного тока и генератора (генераторов) однофазного или трехфазного переменного тока, размещенных в одном корпусе и имеющих общий вал. Однако их магнитные системы являются независимыми и якорные обмотки электрически не связаны.
Двигатель преобразователя имеет последовательное или смешанное возбуждение.
В качестве генераторов перемнного тока используются однофазные или трехфазные синхронные генераторы. Генераторы возбуждаются от бортовой сети постоянного тока. Генераторы маломощных преобразовыателей возбуждаются от постоянных магнитов.
Исполнение преобразователей - защищённое.
Устройства управления и регулирования монтируются в отдельных блоках и устанавливаемых на агрегат или вблизи него.
Олаждение блоков - естественное или принудительное, преобразователь в наземных условиях охлаждается вентилятором, устанавливаемым на валу агрегата. На некоторых сериях преобразователей в полёте осуществляется принудительное охлаждение всех блоков забортным воздухом.
Преобразователи серии ПО (преобразователь однофазный) выпускаются мощностью 250, 500, 750, 1500, 3000, 4500 и 6000 В А. Они преобразуют постоянный ток напряжением 27В в переменный однофазный ток напряжением 115 В±3% частотой 400 Гц. ±5%. В ряде случаев устанавливаются преобразователи с повышенной точностью стабилизации частоты до ±(0,05...1)%.
Однофазный синхронный генератор имеет на статоре шесть явновыраженных полюсов, на которых расположена обмотка возбуждения генератора, получающая питание от бортовой сети постоянного тока. Якорь выполнен аналогично якорю трёхфазной машины, но с однофазной рабочей обмоткой генератора, занимающей около 70% окружности поверхности якоря, таким образом, около 1/3 пазов оказывается не заполненной обмоткой. Это объясняется тем, что при заполнении всех пазов получается незначительный выигрыш в ЭДС и мощности при большом расходе меди.
Все преобразователи имеют устройства стабилизации частоты. В маломощных преобразователях частота стабилизируется с помощью центробежных регуляторов, а преобразователи мощностью более 500 В А имеют системы стабилизации частоты и напряжения.
Основной нагрузкой преобразователей серии ПО является радиосвязное и радионавигационное оборудование.
Преобразователи серии ПТ (преобразователь трехфазный) выпускаются мощностью 70, 125, 200, 500, 750, 1000, 3000 и 6000 В А. Линейное напряжение преобразователей ПТ равно 37 В. Линейное напряжение преобразователей ПТ-3000Ц и ПТ-6000 равно 208 В. Трёхфазные генераторы мощностью 70...1000 В А возбуждаются от постоянных магнитов, а преобразователи ПТ-3000Ц и ПТ-6000 имеют трехфазные генераторы с электромагнитным возбуждением. Преобразователи малых мощностей не имеют стабилизации напряжения и используются обычно для индивидуального питания либо для аварийного питания наиболее важных потребителей. Преобразователи мощностью более 200 В А имеют регуляторы напряжения.
Основной нагрузкой преобразователей этой серии является приборное оборудование, в котором имеются гироскопические устройства.
В целях снижения массы и повышения кпд применяют комбинированные преобразователи серии ПТО (преобразователь трехфазный, однофазный). Отличительной особенностью этих преобразователей является наличие в агрегате двух генераторов.
Примером подобного преобразователя может служить преобразователь ПТО -1000/1500. Название преобразователя означает: преобразователь трехфазный-однофазный. Мощность трехфазного генератора 1000 В А, мощность однофазного генератора 1500 В А. Однофазный генератор выдает напряжеие 115 В±2%, а трхфазный - 37 В±1,5В. Точность стабилизации частоты ±1%.
Преобразователь ПТО-1000/3000 выдает такие же напряжения, но с частотой 1000±30Гц. Генераторы преобразователя выполнены с возбуждением по типу “сексин” со смешанным возбуждением.
Параллельная работа преобразователей не предусматривается, так как для этого необходимо выполнить жёсткие условия согласования режимов работы источников электроэнергии переменного тока. А это связано с усложнением схем, увеличением массы системы и снижением её надёжности.
Во вторичных системакх переменного тока каждый преобразователь работает на свою группу потребителей. Кроме рабочего предусматривается резервынй преобразователь, мощность которого обычно равна мощности рабочего. В этом случае при эксплуатации можно периодически изменять назначение каждого из преобразователей (рабочий и резервынй режим). Это обуславливает равномерный износ машин, что практически удваивает срок их службы.
Основными недостатками электромашинных преобразователей являются:
- наличие контактных колец и коллекторного узла, снижающих их
надёжность;
- низкий кпд - не более 55 %;
- большая масса - 10 кГ/кВ А и более;
- небольшой срок службы.
Необходимость стабилизацмм напряжения и
Частоты ЭМП
3.1. Необходимость стабилизации напряжения.
Напряжение на зажимах генератора переменного тока определяется (без учета реакт. сост. Iн):
Uг=Е-IаZа;
где Е - ЭДС генератора;
Iа, Zа - ток и сопротивление обмотки якоря генератора.
В свою очередь ЭДС генератора определяется:
Е= 4,44 КобW¦Ф,
где Коб - обмоточный коэффициент;
W - число витков;
Ф -максимальное значение магнитного потока;
¦ - частота ЭДС.
¦= pn/60,
где n - частота вращения ротора генератора (двигателя):
р - количество пар полюсов.
Соотношения показывают, что Uг зависит от:
- Iа - тока якоря генератора;
- n - частоты вращения ротора генератора.
Для того, чтобы стабилизировать Uг при изменении Iа и n необходимо изменять магнитный поток Ф в обмотке возбуждения генератора используя РН.
3.2. Необходимость стабилизации частоты.
Частота переменного тока синхронных генераторов преобразователей определяется частотой вращения приводного двигателя.
¦= pn/60,
В качестве приводного двигателя в преобразователях в основном используются двигатели смешанного возбуждения с двумя обмотками возбуждения: сериесной (СОД) и управляющей (УОД).
Частота вращения ротора двигателя определяется следующим выражением:
, которое выводится из основного уравнения
двигателя постоянного тока
U=cnФ+IaRa,
где U - напряжение питания преобразователя;
С - постоянная двигателя;
Фсод - магнитный поток сериесной обмотки;
Фуод - магнитный поток управляющей обмотки.
Соотношения показывают, что частота переменного тока синхронных генераторов преобразователей зависит от:
- U - напряжения питания преобразователя;
- Iа - тока якоря двигателя, т.к. при увеличении нагрузки на генератор, возникает электромагнитный момент генератора, который является тормозным для двигателя и уравновешивается моментом вращения Мвр:
Мвр=сIa(Фсод+Фуод), т.е. Мт=Мвр
Изменение Мт приведет к изменению Ia, что в дальнейшем скажется на n и ¦.
Для того, чтобы стабилизировать ¦ необходимо изменять магнитный поток. Магнитный поток Фсод не регулируется.Он создается током якоря двигателя и зависит от момента нагрузки двигателя и напряжения сети.
Автоматическое поддержание стабильной частоты осуществляется изменением магнитного потока Фуод при помощи регулятора частоты РЧ.
Схема системы автоматического регулирования U и ¦ ЭМП.
