ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 195
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ГЛАВА X ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
§ 10.1. Общие сведения
На современных речных судах широкое применение имеет переменный ток. Однако на судах используются также различные устройства и установки связи, требующие для работы постоянный ток. В отдельных случаях может быть и обратная необходимость в преобразовании постоянного тока в переменный.
Преобразование одного рода тока в другой возможно при помощи вращающихся преобразователей и статических устройств. К вращающимся преобразователям, относятся двигатель-генераторы и одноякорные преобразователи, к статическим устройствам — ртутные выпрямители, электронные и ионные преобразователи, полупроводниковые выпрямители.
Ниже рассматриваются вращающиеся преобразователи.
§ 10.2. Двигатель-генератор
Двигатель-генератор (рис. 10.1) представляет собой агрегат, состоящий из двух электрических машин, двигателя и генератора,
соединенных между собой механически посредством муфты. В качестве двигателя обычно используются трехфазные асинхронные двигатели или при значительной мощности агрегата—синхронные двигатели, обладающие более высоким коэффициентом мощности и к. п. д. В качестве генератора применяются генераторы постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением. Обе машины электрически независимы друг от друга, что позволяет в широких пределах регулировать напряжение во вторичной цепи и менять напряжение тока в ней.
Это свойство двигатель-генератора широко используется в судовых электрических приводах в схемах генератор — двигатель. При комплектовании установки необходимо, чтобы полезная мощность двигателя была несколько больше полезной мощности генератора.
Достоинством двигатель-генератора является надежность в работе и простота обслуживания, недостатком — сравнительно низкий к. п. д. и значительная стоимость.
Если обозначить полную мощность двигателя РЯ1; мощность, развиваемую на его валу, Рд2; мощность, развиваемую генератором, Рг, то к. п. д. двигателя
к. п. д. генератора
к. п. д. двигатель-генератора
Таким образом, к. п. д. агрегата равен произведению к. п. д. двигателя и к. п. д. генератора. Если, например, к. п. д. двигателя равен 0,85, а генератора 0,83, общий к. п. д. агрегата будет
0,71
Двигатель-генераторы применяются не только для преобразования переменного тока в постоянный и наоборот, но и для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, например для питания анодных цепей радиостанций. В этом случае в качестве двигателя применяется двигатель постоянного тока.
§ 10.3. Одноякорный преобразователь
Одноякорный преобразователь конструктивно представляет собой электрическую машину, обмотка якоря которой одновременно присоединяется как к коллектору, так и к контактным кольцам.
Если это машина однофазного тока (рис. 10.2, а), то она имеет два контактных кольца, к которым подводятся выводы от двух диаметрально противоположных точек якорной обмотки. Если это преобразователь трехфазного переменного тока (рис. 10.2, б), то к трем контактным кольцам подводятся выводы от трех точек якорной обмотки, смещенных по окружности относительно друг друга на 120 эл.град. При этом якорную обмотку можно рассматривать как трехфазную обмотку, соединенную в треугольник. Если преобразователь подключить к сети переменного тока, то он будет работать со стороны переменного тока как синхронный двигатель, а со стороны постоянного тока как генератор постоянного тока. И наоборот, если к щеткам коллектора подвести постоянный ток, то в обмотке якоря будет наводиться переменная э. д. с. и в сети со стороны контактных колец будет действовать переменное напряжение. Таким образом, одноякорный преобразователь можно рассматривать как электрическую машину, в которой совмещены двигатель и генератор.
Однофазные преобразователи могут быть одно-, трех- и шести-
фазными.
Между напряжениями постоянного и переменного тока в одноякорных преобразователях существует определенная зависимость, определяемая отношением
где Uф— фазное напряжение переменного тока; Еп— э. д. с. постоянного тока; т — число фаз.
Для преобразователей различных систем существуют зависимости:
однофазный преобразователь (m=2) Uф=0,707 Еп,
трехфазный преобразователь (m=3) Uф=0,613 Еп.
шестифазный преобразователь (m=6) Uф=0,354 Еп
Соотношение между переменным и постоянным токами определяется уравнением
Ф
азные и линейные напряжения равны между собой, а линейный ток равен геометрической разности фазных токов, так как для трехфазного переменного тока обмотка якоря представляет собой соединение в треугольник. При числе фаз т между фазными и линейными токами существует соотношение
При трехфазном токе (т=3) Iл=0,943Iп, при шестифазном (m=6) — -Iл=0,472Iп.
Рабочие характеристики одноякорного преобразователя даны на рис. 10.3. Они представляют собой зависимости напряжения
постоянного тока Uп, линейного переменного тока Iл, коэффициента мощности
и к. п. д. 
от тока в якоре Iп при Uпер=const и n=const. Как видно из характеристик, напряжение постоянного тока при изменении нагрузки меняется незначительно. Это объясняется тем, что результирующий ток в обмотке якоря представляет собой разность направленных навстречу друг другу переменного и постоянного токов. Как следствие этого, у одноякорных . преобразователей — малая реакция якоря, незначительные потери мощности и падение напряжения, устойчивое напряжение и хороший к.п.д.
Одноякорные преобразователи могут быть пущены как со стороны переменного тока, так и со стороны постоянного тока. Пуск со стороны переменного тока осуществляется как пуск обычного асинхронного двигателя. При пуске со стороны постоянного тока преобразователь включается как двигатель постоянного тока. После пуска преобразователь синхронизируется со стороны переменного тока и подключается к сети.
§ 10.4. Преобразователь частоты
Преобразование стандартной частоты тока 50 гц в большую частоту производится с помощью асинхронного преобразователя, в качестве которого используется асинхронная машина с контактными кольцами. Асинхронный преобразователь частоты (АПЧ) приводится во, вращение независимым двигателем, например асинхронным короткозамкнутым двигателем.
Частота тока в цепи ротора асинхронной машины зависит от скольжения и равна произведению частоты тока в питающей сети на величину скольжения, т. е. f2 —f2S.
Обмотка статора .асинхронного преобразователя подключается к первичной цепи с частотой f1 (рис. 10.4). К обмотке ротора через контактные кольца и щетки подключается вторичная цепь, в которой должна быть получена повышенная частота тока f2.
С помощью приводного двигателя ДП ротор преобразователя приводится во вращение в направлении, противоположном направлению вращения вращающегося магнитного поля статора. При этом скольжение у преобразователя sпбудет больше 1 (sп>.l) и в обмотке его ротора будет наводиться э. д. с. E2S =sпE2с частотой f2=sпf1>f1. В соответствии с уравнением (9.2) величина напряжения U2 на выходе вторичной цепи не зависит от скорости вращения ротора п2и практически остается неизменной. Величина падения напряжения на зажимах вторичной цепи преобразователя в Процессе его
нагрузки от холостого хода до номинальной зависит от характера нагрузки. Чаще всего потребителями электрической энергии во вторичной цепи преобразователя являются асинхронные двигатели. Так как у этих двигателей изменение потребляемой ими реактивной мощности при переходе от нагрузки холостого хода до номинальной незначительно, то и падение напряжения во вторичной цепи относительно невелико. Однако в отдельных случаях оно может составлять 20% и более.
Электрическая мощность РЭЛ2 цепи ротора при s> 1 складывается из электромагнитной мощности Рэм, перенесенной вращающимся полем статора на ротор, и механической мощности РМЕХ, сообщаемой преобразователю приводным двигателем:
Соотношение мощностей зависит от величины скольжения. Кроме того, через вал к преобразователю передается только активная мощность. Реактивная мощность подводится к преобразователю через его статор.
На речных судах преобразователи частоты применяются с целью получения частоты 400 гц для цепей электрорадионавигационных приборов.
ГЛАВ А XI ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
§ 11.1. Общие положения по обслуживанию электрических машин
Правильная техническая эксплуатация электрических машин связана с осуществлением целого ряда мероприятий по обслуживанию и уходу за ними.
Под обслуживанием электрических машин понимают все действия, связанные с подготовкой машин к пуску, пуском, наблюдением за их работой, выполнением операций по регулированию скорости вращения и изменению направления вращения и остановкой машины.
Если электрическая машина длительное время не была в эксплуатации, то перед вводом ее в действие необходимо:
а) произвести наружный осмотр машины и проверить, нет ли вблизи от нее посторонних предметов (инструмента, обтирочных
материалов, крепежных деталей и др.), которые могут попасть внутрь машины во время ее работы; провернуть якорь машины, чтобы убе
§ 10.1. Общие сведения
На современных речных судах широкое применение имеет переменный ток. Однако на судах используются также различные устройства и установки связи, требующие для работы постоянный ток. В отдельных случаях может быть и обратная необходимость в преобразовании постоянного тока в переменный.
Преобразование одного рода тока в другой возможно при помощи вращающихся преобразователей и статических устройств. К вращающимся преобразователям, относятся двигатель-генераторы и одноякорные преобразователи, к статическим устройствам — ртутные выпрямители, электронные и ионные преобразователи, полупроводниковые выпрямители.
Ниже рассматриваются вращающиеся преобразователи.
§ 10.2. Двигатель-генератор
Двигатель-генератор (рис. 10.1) представляет собой агрегат, состоящий из двух электрических машин, двигателя и генератора,
соединенных между собой механически посредством муфты. В качестве двигателя обычно используются трехфазные асинхронные двигатели или при значительной мощности агрегата—синхронные двигатели, обладающие более высоким коэффициентом мощности и к. п. д. В качестве генератора применяются генераторы постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением. Обе машины электрически независимы друг от друга, что позволяет в широких пределах регулировать напряжение во вторичной цепи и менять напряжение тока в ней.
Это свойство двигатель-генератора широко используется в судовых электрических приводах в схемах генератор — двигатель. При комплектовании установки необходимо, чтобы полезная мощность двигателя была несколько больше полезной мощности генератора.
Достоинством двигатель-генератора является надежность в работе и простота обслуживания, недостатком — сравнительно низкий к. п. д. и значительная стоимость.
Если обозначить полную мощность двигателя РЯ1; мощность, развиваемую на его валу, Рд2; мощность, развиваемую генератором, Рг, то к. п. д. двигателя
к. п. д. генератора
к. п. д. двигатель-генератора
Таким образом, к. п. д. агрегата равен произведению к. п. д. двигателя и к. п. д. генератора. Если, например, к. п. д. двигателя равен 0,85, а генератора 0,83, общий к. п. д. агрегата будет
0,71Двигатель-генераторы применяются не только для преобразования переменного тока в постоянный и наоборот, но и для преобразования постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, например для питания анодных цепей радиостанций. В этом случае в качестве двигателя применяется двигатель постоянного тока.
§ 10.3. Одноякорный преобразователь
Одноякорный преобразователь конструктивно представляет собой электрическую машину, обмотка якоря которой одновременно присоединяется как к коллектору, так и к контактным кольцам.Если это машина однофазного тока (рис. 10.2, а), то она имеет два контактных кольца, к которым подводятся выводы от двух диаметрально противоположных точек якорной обмотки. Если это преобразователь трехфазного переменного тока (рис. 10.2, б), то к трем контактным кольцам подводятся выводы от трех точек якорной обмотки, смещенных по окружности относительно друг друга на 120 эл.град. При этом якорную обмотку можно рассматривать как трехфазную обмотку, соединенную в треугольник. Если преобразователь подключить к сети переменного тока, то он будет работать со стороны переменного тока как синхронный двигатель, а со стороны постоянного тока как генератор постоянного тока. И наоборот, если к щеткам коллектора подвести постоянный ток, то в обмотке якоря будет наводиться переменная э. д. с. и в сети со стороны контактных колец будет действовать переменное напряжение. Таким образом, одноякорный преобразователь можно рассматривать как электрическую машину, в которой совмещены двигатель и генератор.
Однофазные преобразователи могут быть одно-, трех- и шести-
фазными.
Между напряжениями постоянного и переменного тока в одноякорных преобразователях существует определенная зависимость, определяемая отношением
где Uф— фазное напряжение переменного тока; Еп— э. д. с. постоянного тока; т — число фаз.
Для преобразователей различных систем существуют зависимости:
однофазный преобразователь (m=2) Uф=0,707 Еп,
трехфазный преобразователь (m=3) Uф=0,613 Еп.
шестифазный преобразователь (m=6) Uф=0,354 Еп
Соотношение между переменным и постоянным токами определяется уравнением
Ф
азные и линейные напряжения равны между собой, а линейный ток равен геометрической разности фазных токов, так как для трехфазного переменного тока обмотка якоря представляет собой соединение в треугольник. При числе фаз т между фазными и линейными токами существует соотношениеПри трехфазном токе (т=3) Iл=0,943Iп, при шестифазном (m=6) — -Iл=0,472Iп.
Рабочие характеристики одноякорного преобразователя даны на рис. 10.3. Они представляют собой зависимости напряжения
постоянного тока Uп, линейного переменного тока Iл, коэффициента мощности
и к. п. д. от тока в якоре Iп при Uпер=const и n=const. Как видно из характеристик, напряжение постоянного тока при изменении нагрузки меняется незначительно. Это объясняется тем, что результирующий ток в обмотке якоря представляет собой разность направленных навстречу друг другу переменного и постоянного токов. Как следствие этого, у одноякорных . преобразователей — малая реакция якоря, незначительные потери мощности и падение напряжения, устойчивое напряжение и хороший к.п.д.
Одноякорные преобразователи могут быть пущены как со стороны переменного тока, так и со стороны постоянного тока. Пуск со стороны переменного тока осуществляется как пуск обычного асинхронного двигателя. При пуске со стороны постоянного тока преобразователь включается как двигатель постоянного тока. После пуска преобразователь синхронизируется со стороны переменного тока и подключается к сети.
§ 10.4. Преобразователь частоты
Преобразование стандартной частоты тока 50 гц в большую частоту производится с помощью асинхронного преобразователя, в качестве которого используется асинхронная машина с контактными кольцами. Асинхронный преобразователь частоты (АПЧ) приводится во, вращение независимым двигателем, например асинхронным короткозамкнутым двигателем.
Частота тока в цепи ротора асинхронной машины зависит от скольжения и равна произведению частоты тока в питающей сети на величину скольжения, т. е. f2 —f2S.
Обмотка статора .асинхронного преобразователя подключается к первичной цепи с частотой f1 (рис. 10.4). К обмотке ротора через контактные кольца и щетки подключается вторичная цепь, в которой должна быть получена повышенная частота тока f2.
С помощью приводного двигателя ДП ротор преобразователя приводится во вращение в направлении, противоположном направлению вращения вращающегося магнитного поля статора. При этом скольжение у преобразователя sпбудет больше 1 (sп>.l) и в обмотке его ротора будет наводиться э. д. с. E2S =sпE2с частотой f2=sпf1>f1. В соответствии с уравнением (9.2) величина напряжения U2 на выходе вторичной цепи не зависит от скорости вращения ротора п2и практически остается неизменной. Величина падения напряжения на зажимах вторичной цепи преобразователя в Процессе его
нагрузки от холостого хода до номинальной зависит от характера нагрузки. Чаще всего потребителями электрической энергии во вторичной цепи преобразователя являются асинхронные двигатели. Так как у этих двигателей изменение потребляемой ими реактивной мощности при переходе от нагрузки холостого хода до номинальной незначительно, то и падение напряжения во вторичной цепи относительно невелико. Однако в отдельных случаях оно может составлять 20% и более.
Электрическая мощность РЭЛ2 цепи ротора при s> 1 складывается из электромагнитной мощности Рэм, перенесенной вращающимся полем статора на ротор, и механической мощности РМЕХ, сообщаемой преобразователю приводным двигателем:
Соотношение мощностей зависит от величины скольжения. Кроме того, через вал к преобразователю передается только активная мощность. Реактивная мощность подводится к преобразователю через его статор.
На речных судах преобразователи частоты применяются с целью получения частоты 400 гц для цепей электрорадионавигационных приборов.
ГЛАВ А XI ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
§ 11.1. Общие положения по обслуживанию электрических машин
Правильная техническая эксплуатация электрических машин связана с осуществлением целого ряда мероприятий по обслуживанию и уходу за ними.
Под обслуживанием электрических машин понимают все действия, связанные с подготовкой машин к пуску, пуском, наблюдением за их работой, выполнением операций по регулированию скорости вращения и изменению направления вращения и остановкой машины.
Если электрическая машина длительное время не была в эксплуатации, то перед вводом ее в действие необходимо:
а) произвести наружный осмотр машины и проверить, нет ли вблизи от нее посторонних предметов (инструмента, обтирочных
материалов, крепежных деталей и др.), которые могут попасть внутрь машины во время ее работы; провернуть якорь машины, чтобы убе