Электромашинные преобразователи

1)Фазорегулятор, электромеханическое устройство, обычно в виде асинхронной электрической машины с заторможенным фазным ротором (работающей как электрический трансформатор), позволяющее изменять сдвиг фаз между напряжениями на зажимах источника тока и нагрузки. Обмотку статора (играющую роль первичной обмотки трансформатора) подсоединяют к сети трёхфазного тока, а обмотку ротора (вторичную обмотку) через контактные кольца подсоединяют к нагрузке. Токи в статорной обмотке создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в обмотках статора и ротора эдс. Сдвиг фаз между этими эдс определяется относительным положением статора и ротора Ф. (углом взаимного сдвига электрических осей фазных обмоток). Поворачивая ротор относительно статора посредством механического приспособления, например при помощи червячного механизма, можно плавно изменять сдвиг фаз между эдс (а следовательно, между первичным и вторичным напряжениями) в пределах от 0° до 360°. При необходимости изменять фазу напряжения в относительно маломощных цепях однофазного переменного тока используют устройства, в которых вращающееся магнитное поле создаётся двумя обмотками, магнитный поток одной из которых сдвинут по фазе относительно потока второй на четверть периода включением электрического конденсатора.

2)Для преобразования электрической энергии одного вида в другой наряду со статическими устройствами (трансформаторы, ионные и электронные преобразователи, различные выпрямители) применяются электрические машины. Общей формой электромашинного преобразователя тока является агрегат, состоящий из двух машин, соединенных механически, но электрически не связанных между собой. Такой агрегат, называемый двигатель-генератором, позволяет преобразовывать род тока, его напряжение, частоту, число фаз. Если взять, например, агрегат, состоящий из машины переменного тока (синхронной или асинхронной) и машины постоянного тока, то при использовании первой машины в качестве двигателя, а второй в качестве генератора можно преобразовывать переменный ток в постоянный. При обратном использовании машин можно преобразовывать постоянный ток в переменный. При помощи агрегата из двух машин переменного тока можно, очевидно, преобразовывать частоту, напряжение и число фаз переменного тока. Преобразователем тока в узком смысле этого слова является одноякорный преобразователь, позволяющий преобразовывать электрический ток при помощи одного якоря, имеющего только одну обмотку. В этом случае, в отличие от двигатель-генератора имеет место непосредственное преобразование электрической энергии - без промежуточного ее преобразования в механическую.

Двигатель-генератор.

Двигатель-генераторы обычно применяются для преобразования переменного тока в постоянный.В качестве двигателя выбирается асинхронная или синхронная машина. При больших мощностях следует предпочесть синхронную машину, так как она выгоднее асинхронной. В качестве генератора выбирается, машина постоянного тока обычно с параллельным или со смешанным возбуждением.

Двигатель-генераторы находят себе широкое применение в самых различных областях. Укажем здесь на двигатель-генераторы, которые служат для питания электролитических ванн, где требуется плавное регулирование напряжения в широких пределах. На металлургических и других заводах двигатель-генераторы применяются в качестве агрегатов в системе «генератор — двигатель».Отметим также многие испытательные лаборатории, где используются двигатель-генераторы, позволяющие, например, при преобразовании постоянного тока в переменный получить плавное регулирование напряжения и частоты переменного тока. Можно также при помощи агрегата из двух машин постоянного тока преобразовывать напряжение постоянного тока. Но обычно для этой цели используют одну машину постоянного тока, поместив на ее якоре две обмотки, соединенные каждая со своим коллектором, причем коллекторы помещаются на разных сторонах машины.Отношение чисел проводников якорных обмоток выбирается в соответствии с заданным отношением напряжений U₁/U₂.Такая машина является одноякорным преобразователем постоянного тока с двумя обмотками на якоре. Она с первичной стороны работает как двигатель, со вторичной стороны как генератор. Разность моментов M_l —М₂ = М двигательной и генераторной обмоток невелика и определяется только магнитными и механическими потерями в машине. В соответствии с этим н. с. обеих обмоток почти полностью взаимно компенсируются.

 

Схема одноякорного преобразователя постоянного тока с двумя обмотками на якоре.

Преимуществами двигатель-генераторов по сравнению с другими электромашинными преобразователями являются:

1) Возможность плавного регулирования напряжения на нагрузке в широких пределах;

2) Большая надежность в работе;

3) Возможность использования серийных нормальных машин (машин общего применения);

4) Высокая экономичность регулирования;

5) Возможность реверсирования напряжения и тока в цепи нагрузки;

6) Возможность двухстороннего обмена энергией между питающей сетью и потребителем;

7) Возможность такой установки на широкий диапазон мощностей;

8) Плавность работы

 

Недостатки:

1) Большая установленная мощность ЭМ;

2) Необходимость исполнения всей установки устройствами охлаждения и смазки. На высокотехнологичных промышленных предприятиях, использующих данные установки, оказывается необходимым для размещения данных преобразовательных агрегатов наличие специальных помещений - машинных залов.

3) Неоднократное преобразование, сопровождающееся потерями на каждом участке.

4) Трудность реализации высокодинамичных режимов управления.

 

Характеристики электромашинных преобразователей:

1.Достоинства:

1)Возможность реализации экономического способа регулирования скорости движения.

2)Широкийдиапозон регулирования.

3)Плавность регулирования.

4)Относительно малая мощность управления.

5)Хорошие показатели установки, как потребителя энергии.

 

2.Недостатки:

1)Наличие вращающегося преобразовательного агрегата, требующего для установки специального фундамента, вспомогательного оборудования для вентиляции, смазка, а также постоянного ухода в процессе эксплуатации.

2)Повышенные капитальные затраты из-за большой установленной мощности оборудования.

3)Многогранное преобразование электрической энергии.