Механоэлектрические (электрогенераторы) и электромеханические (электродвигатели) преобразователи

1.Схема и отличительные   признаки автономной СЭЭС которая имеет одну основную и одну аварийную электростанции.

 

Согласно требованиям Регистра на большинстве судов транспортного  рыбопромыслового флота независимо от количества основных электростанций должна быть также аварийная электростанция. Аварийная электростанция, как показано на рис. 1.1, имеет электрическую связь с одной из основных электростанций, по которой в нормальных режимах работы передается электроэнергия в направлении от основной электростанции к аварийной. При исчез новении напряжения на сборных шинах основной электростанции дается сигнал на автоматический запуск аварийного генератора, а контактор К, переключая свои контакты, подключает к шинам этот генератор. Таким образом обеспечивается непрерывное (с переключением) питание потребителей электроэнергии, подключенных к шинам аварийной электростанции.

 

 

 

Рис. 1.1. Структурная схема автономной СЭЭС с одной основной и одной

аварийной электростанциями:

АРЩ – аварийный распределительный щит; К – контактор; АГ – аварийный генератор;

ГРЩ – главный распределительный щит; Г1 – Г3 –генератоы; ЩПБ – щит приема питания

с берега; П – потребители электроэнергии; QF1– QF4 – выключатель автоматический.

 

 

 

 

 

 

 

 

Автономные СЭЭС, которые не имеют  непосредственной связи с силовой установкой судна (которую теперь называют энергетической). Каждая СЭЭС имеет автономные источники электрической энергии – турбогенераторы или дизель-генераторы, главные распределительные щиты, распределительные щиты, трансформаторы, выпрямители, щит приема питания с берега и другие элементы.

 

СЭЭС является полностью  автономной, если в состав ее входят только дизель-генераторы. Если же в  составе СЭЭС имеются турбогенераторы, то вместе с ними всегда устанавливаются  и дизель-генераторы (в качестве резервных, стояночных или аварийных источников), так как турбогенераторы (паротурбогенераторы) работают только тогда, когда функционирует котельная установка (обычно в ходовых режимах). Кроме того, турбогенераторы по сравнению с дизель-генераторами требуют значительно большего времени для ввода их под нагрузку с «холодного» состояния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преобразование электрической  энергии (напряжения)		Тип преобразователя
		электромашинный		статический
Переменного напряжения в постоянное		Переменно-постоянного  тока
		Двигатель переменного  тока – генератор постоянного  тока		Випрямитель
Постоянного напряжения в переменном		Постоянно-переменного  тока
		Двигатель постоянного тока- генератор  переменного тока		Инвертор
Переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты		Преобразователь частоты
		Двигатель переменного  тока- генератор переменного тока		Преобразователь частоты
Постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня	Постоянно-постоянного тока
	Двигатель постоянного тока- генератор  постоянного тока		Широтно-импульсный преобразователь
Переменного напряжения одной амплитуды в переменное напряжение другой амплитуды	Трансформатор

Таблица 1. Виды преобразования электрической энергии на судах

и типы преобразователей.

 

 

 

 

 

 

 

    2.Механоэлектрические (электрогенераторы)  и электромеханические (электродвигатели) преобразователи.

На судне есть потребители, требующие  для своего питания электрической  энергии с такими параметрами (род тока, величины напряжения и частоты), которые обеспечиваются судовой электростанцией. Отсюда возникает необходимость в соответствующих преобразованиях электрической энергии, что осуществляется с помощью электромеханических или статических преобразователей.

 

    Номинальные мощности  судовых преобразователей находятся  в диапазоне от единиц ватт (для питания радиотехнических  устройств) до сотен тысяч киловатт (например, преобразователи в составе  гребных электрических установок).

 

     Основные виды преобразований электрической энергии и соответствующие им типы преобразователей указаны в табл. 1.

 

     Электромашинный преобразователь  включает в себя две электрические  машины: двигатель и генератор.  Тип генератора диктуется требуемым  видом электрической энергии (напряжения). Тип двигателя определяется видом основной судовой сети: в СЭЭС переменного тока – трехфазный асинхронный двигатель, в СЭЭС постоянного тока – двигатель постоянного тока.

 

    Таким образом, в электромеханических   преобразователях осуществляется двойное преобразование энергии: электрическая энергия (переменного или постоянного напряжения) преобразуется двигателем в механическую энергию, которая далее преобразуется генератором в электрическую энергию требуемой частоты и напряжения.

 

    Двигатель Д и генератор Г, составляющие единый преобразовательный агрегат, располагаются на общем фундаменте и соединяются между собой с помощью муфты (рис. 2.1,а). Используется также однокорпусная конструкция преобразовательных агрегатов, отличающаяся тем, что с целью улучшения массогабаритных показателей обе машины объединяются в общем корпусе на одном валу (рис. 2.1,б).

 

    На рис. 2.2 показаны упрощенные графики входного и₁ и выходного и₂ напряжений электромеханических преобразователей.

 

   За счет соответствующего изменения токов возбуждения электрических машин, составляющих преобразователь, может обеспечиваться стабилизация или регулирование по требуемому закону частоты и напряжения на выходе преобразователя. Это осуществляется с помощью специальных устройств ручного или автоматического управления. Кроме того, в состав преобразователя обычно входят магнитные пускатели электродвигателей, устройства защиты, устройства сигнализации и др.

    Электромашинные преобразователи  переменно – постоянного тока (рис. 2.2,а) применяются в СЭЭС переменного тока для питания различных потребителей постоянного тока. Они комплектуются из асинхронных двигателей типов АОМ, АМ и генераторов постоянного тока ГПТ типа П. Выходная мощность преобразователей от единиц до десятков киловатт.

 

   На судах применяются  однокорпусные преобразователи  постоянно – переменного тока (рис. 2.2,б) типов АМГ, ПО, МГЛ, ОП, АПО, АПТ, АЛП. Они преобразуют постоянное напряжение в однофазное или трехфазное напряжение стандартной или повышенной частоты (до 1000 Гц) при величине выходного напряжения от единиц  до сотен вольт; мощность преобразователей – от десятков ватт до сотен киловатт.

 

     Судовые  преобразователи частоты (рис. 2.2,в) типов АМГ, АЛА, АТО, АТТ, ВПР также имеет однокорпусную конструкцию. Выходная мощь преобразователей – от долей ватта до сотен киловатт при частотах до 500 Гц.

 

     Преобразователи  постоянно – переменного тока (рис. 2.2,г) применяются в СЭЭС постоянного тока главным образом для питания потребителей, требующих главного изменения величины постоянного напряжения, а также для питания потребителей, имеющих иное номинальное постоянное напряжение. Преобразователи двухкорпусной конструкции комплектуются двигателями постоянного тока ДПТ и генераторами постоянного тока ГПТ типа П. Номинальные мощности этих преобразователей лежат в диапазоне от единиц до десятков киловатт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.1.Общий вид судового электромеханического преобразователя общего(а) и однокорпусного (б) исполнения.

Рис.2.2.Графики входного и₁ и выходного и₂  напряжений (а,б,в,г) и структурная схема (д) электромашинных преобразователей.

 

Электромашинные преобразователи, применяемые в судовых электроэнергетических  системах, имеют конструктивное исполнение в виде трех-, двух- или одномашинних агрегатов.

 

Трех- и двухмашинные агрегаты состоят  из двигателя и одного или двух генераторов на общей фундаментной раме, валы которых соединены муфтами. Такими агрегатами можно преобразовать переменный ток в постоянный, постоянный в постоянный или переменный при различных напряжениях и частотах.

 

Наиболее часто применяемые  двухмашинные преобразователи постоянно-переменного тока состоят из двигателя постоянного тока смешанного или параллельного возбуждения и синхронного одно- или трехфазного генератора переменного тока. Двухмашинные преобразователи переменно-постоянного тока имеют асинхронный двигатель» переменного тока и генератор постоянного тока смешанного или параллельного возбуждения. Преобразователи постоянно-постоянного тока имеют двигатель и генератор постоянного тока. Такие преобразователи используются для получения различных напряжений постоянного тока, так как он не трансформируется.

Двух- или трехмашинные преобразователи  могут быть изготовлены на любые потребные мощности. Поэтому они довольно широко применяются в судовых электроустановках для заряда аккумуляторов, питания прожекторов, питания радионавигационного оборудования и др.

 

Одномашинные (одноякорные) преобразовател и тока представляют собой электрическую машину постоянного тока, обмотка ротора которой подключена к коллектору и кольцам или двум коллекторам.

 

Если к коллектору подвести постоянный ток от сети, то одноякорный преобразователь будет работать как двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением. При вращении ротора в магнитном поле в его обмотке будет наводиться переменная по величине и направлению противоэлектродвижущая сила, которая с помощью колец и щеток может быть подведена к потребителю. Таким образом производится преобразование постоянного тока в переменный.

 

При подведении к кольцам переменного  тока от сети  и подаче постоянного тока на возбуждение преобразователь будет работать как синхронный двигатель. При этом с коллектора можно снимать постоянное напряжение.

 

При наличии двух коллекторов с  помощью одно роторных преобразователей осуществляется преобразование постоянного тока одного напряжения в другое.

Однороторные преобразователи  из-за присущих им недостатков (плохая коммутация и необходимость тщательного наблюдения за работой) находят ограниченное применение в судовых электроустановках. В виде исключения они используются для питания специальных потребителей небольшой мощности.

 

Общими недостатками всех электромашинных  вращающихся преобразователей являются:

а) значительный вес и габариты;

б) невысокий к. п. д. вследствие двойного преобразования энергии (у однороторных преобразователей к. п. д. выше, чем у  двухмашинных);

в) необходимость постоянного обслуживания;

г) значительный уровень шума.

По этим причинам электромашинные преобразователи тока все больше вытесняются статическими преобразователями.