Одноякірні перетворювачі

Одноякірні перетворювачі

В одноякірному перетворювачі двигун і генератор суміщені в одній машині, де є один якір (ротор) і загальна обмотка збудження. Розглянемо роботу одноякірного перетворювача постійно-змінного струму.

Обмотка якоря цього перетворювача з одного боку якоря під’єднана до колектора, а з другого боку — до контактних кілець (рис. 9.3).

image002

Рис 9.3. Обмотка якоря перетворювача

Число контактних кілець визначається числом фаз перетворюючого змінного струму: для однофазного струму — два кільця, для трифазного — три і т.д. На статорі перетворювача розташовані головні полюси з обмоткою збудження. При роботі одноякірного перетворювача змінного струму в постійний на контактні кільця подається напруга з мережі змінного струму. Трифазний струм, поступивши в обмотку якоря, створює обертове магнітне поле. В результаті якір перетворювача приходить в обертання. Таким чином, з боку змінного струму одноякірний перетворювач працює як синхронний двигун. Одночасно в обмотці якоря наводиться ЕРС, що створює на виході перетворювача постійну напругу. Тому, з боку колектора перетворювач працює в режимі генератора постійного струму паралельного збудження. В результаті електричного зв’язку кіл постійного і змінного струмів величина напруги на боці постійного струму Uпост знаходиться в деякому відношенні з напругою з боку змінного струму Uзм, яке визначається виразом

image004 (9.1)

де m — число контактних кілець в перетворювачі.

Так, якщо для однофазного перетворювача m=2, то Uзм=0,707Uпост; для трифазного m=3, то Uзм=0,613Uпост.

Одноякірний перетворювач в порівнянні з перетворювачем двигун — генераторного типу має менші габарити і більш високий ККД. Крім того, при перезбудженні в колі перетворювача з’являється випереджаючий струм, що сприяє підвищенню коефіцієнта потужності. Але жорстка залежність напруги постійного струму від напруги змінного струму погіршує регулювання напруги на виході одноякірного перетворювача. Регулювання напруги можливе лише при зміні напруги на вході перетворювача. Часто здійснюється це регулювання завдяки автотрансформатору, ввімкненого між мережею змінного струму і контактними кільцями. Але глибина регулювання напруги отримується недостатньою і, як правило, не перевищує 10% від номінального значення. Вказаний недолік одноякірних перетворювачів обмежує їх використання.

Одноякірні перетворювачі постійного струму, що служать для зміни напруги постійного струму, мають дві робочі обмотки, вкладені в пазах одного якоря. Кожна обмотка приєднана до свого колектору. Одна з обмоток якоря розрахована на низьку напругу, і друга — на високу. Як правило, перетворювачі використовують для підвищення напруги постійного струму. В цьому випадку до колектора обмотки якоря нижчої напруги підводять напругу, тобто обмотка використовується в якості двигунної, а з колектора обмотки вищої напруги знімають напругу, тобто обмотка використовується в якості генераторної.

Одноякірний перетворювач має одне магнітне коло, тому ЕРС як в двигуновій, так і в генераторній обмотках наводяться одним магнітним потоком. Причому ЕРС двигунової обмотки Ед знаходиться в визначеному відношенні з ЕРС генераторної обмотки Ег, що визначається відношенням чисел активних провідників в двигуновій Nд і в генераторній Nг обмотках:

Егд = Nг/Nд. (9.2)

ЕРС генераторної і двигунової обмоток визначаються виразами

image006 (9.3)

image008 (9.4)

тут Uг і Uд — напруги на щітках генераторної і двигунової обмоток; Іаг і Іад — струми в генераторній і двигуновій обмотках; Srг і Srд — опори в колі генераторної і двигунової обмоток.

Використовуючи вирази (9.2)¸(9.4), отримаємо формулу напруги на виході одноякірного перетворювача змінного струму:

image010 (9.5)

З цього рівняння видно, що величина напруги на виході одноякірного перетворювача постійного струму залежить від напруги на вході, а тому, регулювання напруги Uг можливе лише завдяки зміні напруги Uд. Зміна ж струму в обмотці збудження перетворювача практично не впливає на Uг. Пояснюється це тим, що з підвищенням струму збудження збільшується головний магнітний потік, що сприяє підвищенню Uг, але в той же час з підвищенням потоку зменшується частота обертання якоря, що сприяє зменшенню Uг. В результаті напруга на виході перетворювача практично залишається незмінною.

Одноякірні перетворювачі постійного струму, що випускаються для схем автоматики, виготовляються на потужності 10¸5000 Вт при напругах: на вході 6; 12 і 24 В; на виході — 220; 450; 750; 1000 і 1500 В і частоті обертання 4000¸10000 об/хв.

Оставьте комментарий к статье