2. Электромашинные преобразователи постояннго тока в переменный

В системах электроснабжения постоянного тока низкого напряжения и системах переменного тока нестабильной частоты электромашинные АП применяются как источники однофазного или трехфазного переменного тока стабильной частоты 400, 500, 2000 Гц, питающие вторичные СЭС.

АП постоянного тока в переменный делятся на однофазные (типа ПО), трехфазные (типа ПТ) и комбинированные (типа НТО).

АП чаще всего выполняются как двигательно-генераторные агрегаты. Агрегат состоит из двигателя постоянного тока и генератора (или генераторов) переменного тока, размещенных в одно корпусе на общем валу. Машинные и электрические цепи отдельных машин независимы. Двигатель АП имеет последовательное или смешанное возбуждение. Генераторы возбуждаются от бортовой сети постоянного тока. Исполнение АП - защищенное. Устройства управления и регулирования монтируются в отдельных блоках, устанавливаемых на агрегат или вблизи него. Охлаждение блоков - естественное или принудительное; двигатель -- генераторный агрегат в наземных условиях охлаждается вентилятором, устанавливаемым на валу агрегата. На некоторых сериях АП в полете осуществляется принудительное охлаждение всех блоков забортным воздухом.

Основными недостатками АП являются:

- наличие контактных колец и коллекторного узла, снижающих надежность;

- низкий КПД - не более 0.55;

- большая масса - 10 кг/кВА и более:

- небольшой срок службы - 250-500 ч.

Преобразователи серии ПО выпускаются мощностью 250, 500, 750, 1500, 3000, 4500, 6000 В'А. Они преобразуют постоянный ток напряжением 27 В в однофазный переменный ток напряжением 115В±3% частотой 400Гц±5%. В ряде случаев устанавливаются АП с повышенной точностью стабилизации частоты ~ до ±0.05-0.1%. Основной нагрузкой АП является радиосвязное и радиолокационное оборудование летательного аппарата.

Все АП имеют устройства стабилизации частоты. В маломощных АП частота стабилизируется с помощью центробежных регуляторов, АП мощностью более 500 ВА имеют системы стабилизации частоты и напряжения.

Трехфазные АП серии ПТ выпускаются мощностью 70, 125, 200, 500, 750, 1000, 3000, 6000 ВА. Линейное напряжение АП ПТ равно 37 В. Линейное напряжение АП ПТ-ЗОООЦ, ПТ-6000, равно 208 В. Трехфазные генераторы АП мощностью 70-1000 ВА возбуждаются от постоянных магнитов, а АП ПТ-ЗОООЦ, ПТ-6000 имеют трехфазные генераторы с электромагнитным возбуждением. Основной нагрузкой АП этой серии является приборное оборудование, в котором имеются гироскопические приборы и датчики.

В целях снижения массы и повышения к.п.д. применяют комбинированные АП серии ПТО. Отличительной особенностью конструктивного исполнения этих АП является наличие в двигательно-генераторном агрегате двух генераторов.

Примером подобного АП может служить АП ПТО 1000/1500. Название АП означает: АП трехфазный-однофазный. Мощность трехфазного генератора 1000 ВА, однофазного - 1500 ВА. Однофазный генератор АП выдает напряжение 115В±2^Ь, трехфазный - 37В±1.5%. Точность стабилизации частоты ±1%. Преобразователь ПТО 1000/1500 выдает такие же напряжения, но частотой 1000±30 Гц. Генераторы АП выполнены со смешанным возбуждением.

АП мощностью более 200 ВА имеют регуляторы напряжения. АП малых мощностей не имеют стабилизации напряжения и используются обычно для индивидуального питание либо для аварийного питания наиболее важных потребителей.

Для преобразователей стабилизация напряжения и частоты осуществляется за счет регулирования частоты вращения двигателя путем изменения его потока возбуждения в определенном узком пределе.

Противо-ЭДС, наводимая в обмотке якоря электродвигателя при его вращении Е==с*n*Фв; (1)

где фв=Фсод+Фуод -- суммарный магнитный поток возбуждения двигателя.

n - частота вращения двигателя, об/мин.

с - конструктивная постоянная двигателя.

(2)

где: р - число пар полюсов,

N -- число активных проводников обмотки якоря;

а - число параллельных ветвей обмотки якоря.

Напряжение, подводимое к двигателю:

U=E+I_ЯR_Я (3)

где: I_Я - ток, потребляемый обмоткой якоря;

Rя - сопротивление обмотки якоря.

U=cnФ_B+I_ЯR_Я, где (4)

При вращении ротора преобразователя в обмотке якоря генератора наводится синусоидальная ЭДС с частотой (5), где:

P_Г- число пар полюсов обмотки возбуждения генератора.

Величина ЭДС обмотки якоря генератора

E_Г = 4K₀K_ФfWФ_Г10^-8 (6), где:

Кф -- коэффициент формы поля (для синусоидального поля он равен 4.44):

К₀ - коэффициент обмотки;

W - число витков обмотки фазы:

Ф_Г - результирующий магнитный поток с учетом влияния реакции якоря.

Ег = KnФ_Г (7)

Анализ выражений (5) и (7) показывает, что частоту генератора можно регулировать только за счет частоты вращения электродвигателя, а ЭДС - за счет частоты вращения и магнитного потока возбуждения.

Для преобразователей трехфазного типа, серии ПТ, магнитоэлектрического возбуждения, необходимо помнить, что Фвоз регулируется за счет изменения сопротивления спинки статора генератора R_M, т.к. величина R_M будет зависеть от величины тока, протекающего по обмотке управления генератора. Поскольку Fп.ост.мат=const, то в выражении изменение генератора приводит к изменению напряжения на его выходе.