Между источником электрической энергии и электромеханическим преобразователем во многих случаях, как отмечалось в начале курса и в предшествующих разделах, находится важный элемент – электрический преобразователь.
Каждый источник электрической энергии характеризуется вполне определенными свойствами: видом функции eист (t) или, если это источник тока, iист (t), числом фаз mист и т.п. Каждый конкретный электромеханический преобразователь, в свою очередь, требует для нормального функционирования также определенных зависимостей e(t) или i(t) при числе фаз т и т.п. В простейших случаях эти характеристики совпадают. Например, массовые асинхронные двигатели выпускаются трехфазными на стандартные для промышленных электрических сетей напряжения и частоту.
Казалось бы, здесь электрический преобразователь не требуется, и действительно, миллионы трехфазных короткозамкнутых асинхронных двигателей работают непосредственно от промышленной трехфазной сети, будучи связаны с ней через единственный коммутационный аппарат – пускатель, выполняющий функцию «включить – выключить». Но этот простейший и массовый нерегулируемый, самый дешевый асинхронный электропривод в последнее время все чаще стал обнаруживать свое несовершенство: низкую надежность, главным образом, за счет очень тяжелых пусков (очень большие броски пускового тока, длительные при больших моментах инерции приводимых в движение механизмов), низкие энергетические показатели, особенно при работе с недогрузкой. Стал очевидным и путь исправления этих недостатков – включение между двигателем и сетью некоторого электрического преобразователя.
Приведенный пример относится к традиционно нерегулируемому простейшему массовому приводу. Что же касается регулируемых приводов, то там необходимость вэлектрических преобразователях очевидна, причем очевидно также, что эти преобразователи часто должны быть управляемыми.
Итак, электрический преобразователь преобразует основные признаки электрического источника eист (t) или iист (t) и число фаз в соответствующие признаки, требуемые электромеханическим преобразователем.
В большинстве случаев источником питания служит промышленная трехфазная электрическая сеть частотой fНОМ = 50 Гц и линейным напряжением (действующее значение) UНОМ; стандартные значения 220, 380, 440, 660 В, 3, 6, 10 кВ. Конечно, промышленная сеть – не единственный электрический источник. Так, на магистральном электрическом транспорте распространена сеть постоянного тока напряжением 3 000 В, на городском – напряжением 600 В. В автономных установках используются аккумуляторы и сети постоянного тока с напряжением 12, 24, 48 В, а также однофазные и трехфазные сети переменного тока повышенной частоты (400 –1000 Гц). Приборный привод часто получает питание от электрической батарейки. Имея это в виду, рассмотрим детально, какие функции выполняют электрические преобразователи, включенные между промышленной сетью и различными электромеханическими преобразователями.
Во-первых, отметим, что электрические преобразователи независимо от функциональных возможностей могут обладать свойствами как источника напряжения, так и источника тока (рис. 5.1), т.е. могут иметь в идеальном исполнении либо горизонтальную, либо вертикальную внешнюю характеристику U = f(I). Источники напряжения получили преобладающее распространение, источники тока менее известны, однако в ряде случаев их применение, как отмечалось в предыдущих разделах, может быть весьма полезными.
 |
Во-вторых, имея на входе переменное напряжение неизменных амплитуды и частоты, электрический преобразователь может преобразовать его как в переменное напряжение той же частоты, но другой амплитуды, так и в переменное напряжение с другими амплитудой и частотой. В первом случае электрический преобразователь называют преобразователем напряжения (ПН), во втором – преобразователем частоты (ПЧ).
В-третьих, электрический преобразователь может выполнять функцию выпрямителя, т.е. преобразовывать переменное напряжение в постоянное, либо инвертора – преобразовывать постоянное напряжение в переменное, если источник энергии находится на стороне постоянного напряжения.
И, наконец, в-четвертых, электрический преобразователь может быть импульсным, т.е. преобразовывать стандартное переменное напряжение сети в последовательность импульсов, амплитуда, длительность, скважность, форма и другие признаки которых определяются специфическими особенностями работы электромеханического преобразователя.
Мы перечислили лишь основные функциональные свойства преобразователей. Вместе с тем, не надо забывать, что при реализации какой-либо функции бывает нужно использовать промежуточные преобразования. Например, чтобы превратить сетевое напряжение в напряжение с глубоко регулируемыми амплитудой и частотой, часто используют управляемый выпрямитель и инвертор; преобразователь источника напряжения в источник тока используется в сочетании с выпрямителем и т.п. Многообразие таких сочетаний возрастает, если в качестве электрического источника используются не стандартная промышленная сеть, а какие-либо другие нестандартные источники.
Электрические преобразователи по их функциональным возможностям
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.