Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий

§ 5.6. ОДНОЯКОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Общие сведения. Одноякорный преобразователь предназначается для преобразования постоянного тока в переменный и наоборот. Это электрическая машина с неподвижными полюсами и вращающимся якорем, обмотка котброго соединена с коллектором и с контактными кольцами. Одноякорный преобразователь конструктивно отличается от машины постоянного тока лишь тем, что точки его обмотки якоря, отстоящие друг от друга на 360/m эл.град. присоединены к контактным кольцам, которые расположены на валу с противоположной коллектору стороны. Число контактных колец соответствует числу фаз т. Одноякорные преобразователи выполняются двух-, трех- и шестифазными.

По существу в одноякорном преобразователе совмещены две электрические машины — постоянного тока и синхронная. Со стороны коллектора одноякорный преобразователь может рассматриваться как машина постоянного тока, со стороны контактных колец — как синхронная. Как и синхронные машины, одноякорный преобразователь имеет постоянную скорость вращения п = 60f/p. Стороны переменного и постоянного тока в одноякорном преобразователе связаны между собой электромагнитно и электрически.

Если преобразуется переменный ток в постоянный, то со,стороны переменного тока одноякорный преобразователь работает как

Рис. 5.42. Определение отношений э. д. с. переменного и постоянного тока одноякорного преобразователя: а — при трехфазном преобразователе; б — при m-фазном преобразователе

синхронный двигатель, а со стороны постоянного тока как генератор. Если преобразуется постоянный ток в переменный, то преобразователь работает как синхронный генератор и двигатель постоянного тока. Обычно в схемах автоматики одноякорный преобразователь используется для преобразования постоянного тока в переменный.

Якорную обмотку преобразователя обычно делают петлевой. К каждому кольцу присоединяют а равнопотенцйальных точек обмотки. Поэтому проводники, соединяющие контактное кольцо с точками обмотки, являются также уравнительными соединениями.

Соотношения между токами и напряжениями переменного и постоянного тока. В одноякорном преобразователе э. д. с. переменного и постоянного тока создаются в одной обмотке одним и тем же потоком, поэтому э. д. с. находятся в определенном соотношении, зависящем от числа фаз.

Соотношения между э. д. с. можно определить из потенциальной окружности, построенной для обмотки якоря. Щетки, принадлежащие стороне постоянного тока, располагаются под углом 180 эл. град.

(рис. 5.42, а). При построении потенциальной окружности пользуются векторами, длина которых соответствует амплитудному значению э. д. с. Поэтому диаметр АВ соответствует амплитудному значению э. д. с. переменного тока двухфазного выпрямителя

где Е_т и E₁ — амплитудное и действующее значения э. д. с. переменного тока.

постороннего треугольника, вершины которого смещены по потенциальной окружности на 120^° (рис. 5.42, а).

При m-фазном преобразователе напряжение переменного тока подбирается так, чтобы э. д. с. Е_п постоянного тока имела заданное значение. Это обычно достигается применением специального трансформатора. В этом случае э. д. с. пе-

и

Рис. 5.43. Векторная диаграмма линейных и фазных токов якоря

Полагая для упрощения к. п. д. одноякорного преобразователя η = 1, получаем равенство, определяющее его мощность со стороны переменного и постоянного тока

Обмотка якоря по отношению к сети m-фазного переменного тока соединена многоугольником. Согласно рис. 5.43, линейное значение тока

Результирующий ток в обмотке якоря и реакция якоря. При cosφ = 1 переменный ток в фазе вв' (см. рис. 5.42, а) трехфазного одноякорного преобразователя в начальный момент времени (t=0) равен нулю. Переменный ток изменяется одновременно во всех секциях этой фазы по закону синуса (рис. 5.44, а). В секциях обмотки постоянный ток изменяет направление в момент коммутации, когда секция проходит под щеткой. В секции 1, находящейся под щеткой В (рис. 5.42, а), при t = 0 начинается процесс коммутации, во время которого значение тока проходит через нуль (рис. 5.44, б). При вращении якоря значение постоянного тока не изменяется до тех пор, пока секция не повернется на половину периода и не начнется ее коммутация под следующей щеткой (рис. 5.44, б). В секциях обмотки направление постоянного и переменного тока в основном встречное, так как, если со стороны контактных колец одноякорный преобразователь работает двигателем, то со стороны щеток, расположенных на коллекторе, — генератором.

Рис. 5.44. Изменение во времени токов в секциях обмотки одноякорного преобразователя: а — переменный ток в секциях фазы; б — постоянный ток в секции 1; в — постоянный ток в секции 2; г — результирующий ток в секции 1; д — результирующий ток в секции 2

Изменение постоянного тока в секции 2, расположенной под точкой 2 (рис. 5.42, а), такое же, что и в секции 1, но сдвинуто по фазе на временной угол α_t, в течение которого якорь поворачивается от точки 2 до щетки В (рис. 5.44, в).

Результирующий ток секции равен сумме переменного и постоянного токов. Для его определения следует наложить кривые изменения во времени переменного и постоянного токов секции. Изменение результирующего тока секции 1 (рис. 5.44, г) отлично от изменения результирующего тока секции 2 (рис. 5.44, д). Таким образом, в разных секциях, принадлежащих одной фазе, кривые результирующего тока различны.

Отношение k электрических потерь в одноякорном преобразователе к потерям в обычном генераторе постоянного тока зависит от числа фаз т и резко падает при его увеличении (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Рис. 5.45. Реакция якоря одноякорного преобразователя

Переменный ток создает м. д. с. реакции якоря, перемещающуюся в сторону, противоположную вращению якоря преобразователя. М. д. с. реакции якоря неподвижна относительно полюсов. При cosφ = 1 реакция переменного тока имеет поперечный характер и направлена по оси щеток (кривая 1, рис. 5.45). Постоянный ток в якоре преобразователя в основном направлен встречно по отношению к переменному. Поэтому м. д. с. реакции якоря постоянного тока направлена в противоположную сторону (кривая 2). Таким образом, м. д. с. реакции якоря переменного и постоянного токов :в значительной степени компенсируют друг друга, и их результирующая м. д. с. (кривая 3) невелика.

ВОПРОСЫ

1.   Каким образом в одноякорном преобразователе совмещаются двигатель и генератор?

2.  Чем отличается одноякорный преобразователь от синхронной машины?

3.  Чем отличается одноякорный преобразователь от машины постоянного тока?

4.  От чего зависит значение напряжения, выпрямленного одноякорным преобразователем?

5.  Почему в одноякорном преобразователе реакция якоря имеет весьма малое значение?

Содержание  Главная (библиотека)
Предыдущий § Следущий