Лекция №21

Асинхронный преобразователь частоты

Электрическую энергию на заводах, фабриках, при строительных работах, в шахтах, сельском хозяйстве обычно получают от сети трехфазного тока нормальной частоты 50 Гц. Для преобразования тока в другую частоту может быть использован асинхронный преобразователь частоты, представляющий собой асинхронную машину с контактными кольцами, приводимую во вращение каким-либо двигателем. Приводным двигателем обычно служит короткозамкнутый асинхронный двигатель.

Асинхронные преобразователи частоты широко применяются для повышения частоты тока, например, в тех случаях, когда для питания быстроходных асинхронных двигателей требуется ток более высокой частоты, чем 50 Гц. Другие агрегаты для преобразования частоты тока (например, синхронный генератор с приводным двигателем) в тех же случаях оказываются более дорогими, особенно при небольших мощностях.

На рис. 3-103 представлена принципиальная схема включения асинхронного преобразователя частоты. Обмотка статора преобразователя (П) приключается к первичной сети нормальной частоты f₁, а его обмотка ротора через посредство контактных колец и щеток — ко вторичной сети частоты f₂. Приводной двигатель (Д) также приключается к первичной сети.

Рис. 3-103. Схема включения асинхронного преобразователя частоты.

Для повышения частоты (f₂ > fi) ротор преобразователя приводится во вращение против поля. Тогда э.д.с. E_2s = s_пE₂, наведенная в его обмотке, будет иметь частоту f₂ = s_пf₁ > fi, так как при вращении против поля скольжение преобразователя s_п > l.

Если преобразователь служит, например, для преобразования тока частоты f₁ =50 Гц в ток частоты f₂ = 150 Гц, то его скольжение s_п = f₂/f₁ = 3, что согласно (3-242) можно получить при р_д = 1 и р_п = 2; тогда по (3-243) Р_п = 0,33Р и Р_д = 0,67Р.

Поворотные автотрансформаторы

Поворотным автотрансформатором (применяется также название «индукционный регулятор») будем называть асинхронную машину, работающую с заторможенным ротором в качестве автотрансформатора и позволяющую путем поворота ротора регулировать напряжение на ее вторичных зажимах.

В трехфазном поворотном автотрансформаторе на роторе помещается трехфазная обмотка с выведенными концами в виде гибких проводников, соединенных с обмоткой статора и позволяющих поворачивать ротор на углы в пределах от 0 до 180 эл. град. Обычная его схема приведена на рис. 3-105.

Рис. 3-105. Схема трехфазного поворотного автотрансформатора.

Обмотка ротора здесь служит первичной обмоткой. Она соединена в звезду (может быть соединена и треугольником). Обмотка статора служит добавочной обмоткой. На ее вторичных зажимах получается регулируемое напряжение .

Можно также в качестве первичной обмотки использовать обмотку статора, а в качестве добавочной — обмотку ротора. Тогда от последней должно быть выведено шесть гибких проводников.

Иногда на практике в качестве трехфазного поворотного автотрансформатора используется машина с контактными кольцами, предназначенная для работы двигателем. В этом случае обычно приходится заменять обмотки ротора и статора другими обмотками с числами витков (на фазу), соответствующими напряжению U₁ и заданным пределам регулирования напряжения U₂.

Поворотный автотрансформатор в отношении охлаждения работает в более тяжелых условиях, чем асинхронный двигатель. Небольшие поворотные автотрансформаторы выполняются с воздушным охлаждением. При большой мощности иногда применяется масляное охлаждение, так же как для масляных трансформаторов.

Для поворота ротора обычно используется червячная передача, причем она должна быть механически достаточно прочной, так как вращающий момент, действующий на ротор при нагрузке поворотного автотрансформатора, достигает больших значений.

Трехфазные поворотные автотрансформаторы применяются в лабораториях, в схемах автоматики и иногда для регулирования напряжения в распределительных сетях.