Что такое вращающиеся преобразователи?

На судах отдельные потребители электроэнергии (радиосвязь, электрорадионавигационные приборы и т. д.) требуют применения специальных ее источников, основные электрические параметры которых (напряжение, род тока, частота) отличаются от аналогичных параметров судовой электростанции. Для преобразования электрических параметров судовой электростанции в требуемые параметры применяют статические и вращающиеся преобразователи.

К вращающимся относятся много- и одноякорные преобразователи электроэнергии. Общим недостатком вращающихся преобразователей является наличие подвижного контакта в коллекторно-щеточном переходе и вращающихся частей, что в значительной степени снижает надежность преобразователей и усложняет обслуживание при эксплуатации.

В настоящее время на судах широко внедряют статические преобразователи, которые лишены указанных недостатков.

На рис. 1,а показана схема многоякорного преобразователя для питания гирокомпаса. Приводным двигателем М агрегата является машина постоянного тока с параллельным возбуждением, получающая питание от судовой сети. Якорь двигателя, механически связанный с роторами других машин, имеет частоту вращения 3300 об/мин. Машина Г1 представляет собой синхронный генератор однофазного тока, вырабатывающий напряжение 88—132 В при частоте тока 50 Гц. Якорная обмотка генератора Г1 уложена в пазах якоря приводного двигателя, но электрически с ней не связана. Магнитная система генератора Г1 и двигателя М является общей (на рис. 1,а для упрощения машины показаны отдельно). Машина Г2 представляет собой генератор трехфазного тока и вырабатывает напряжение 120 В при частоте тока 330 Гц. Для питания обмотки возбуждения генератора Г2 предусмотрен генератор постоянного тока Г3, вырабатывающий напряжение 220 В.

Рис. 1. Схемы много- и одноякорного преобразователей

Существенным недостатком многоякорных агрегатов является их сравнительно низкий к. п. д., так как он определяется произведением к. п. д. приводного двигателя и генераторов, т. е. η_агр = η_дв×η_г

Одноякорный преобразователь представляет собой универсальную машину, которая преобразует переменный ток в постоянный и наоборот. По конструкции одноякорный преобразователь является машиной постоянного тока, у которой с одной стороны якоря есть коллектор, а с другой — контактные кольца. На якоре такой машины размещена только одна обмотка, которая является общей и для двигателя и для генератора.

При преобразовании постоянного тока в переменный машина запускается со стороны постоянного тока как двигатель с параллельным возбуждением, а с контактных колец при этом снимается переменный ток. При преобразовании переменного тока в постоянный машина запускается со стороны переменного тока как синхронный двигатель, а с коллектора снимается постоянный ток.

Число контактных колец на якоре машины определяется видом переменного тока (однофазный, трехфазный). На рис. 1,б показана принципиальная схема одноякорного преобразователя с тремя контактными кольцами. Во время работы преобразователя по обмотке якоря проходят одновременно два вида тока — постоянный и переменный. Так как один из них является двигательным, а другой генераторным, то они направлены встречно. В результате наложения одного тока на другой получается результирующий ток, который по величине меньше любого из составляющих. Этот фактор, учитываемый при выборе сечения проводников обмотки якоря, позволяет получить при высоком к. п. д. (0,95) снижение массы и стоимости преобразователя.

Существенным недостатком одноякорных преобразователей является строгая зависимость между напряжениями постоянного и переменного токов, которую изменить нельзя: для однофазного преобразователя U_ф = 0,707 U_п (где U_ф — действующее значение фазного напряжения; U_п — напряжение постоянного тока); для трехфазного преобразователя U_ф=0,613 U_п.