Меню

Для преобразования переменного тока в постоянный используются двигатели генераторы



Мотор-генератор — Motor–generator

Мотор-генератор (ое множество М-G ) представляет собой устройство для преобразования электрической энергии в другую форму. Мотор-генераторные установки используются для преобразования частоты , напряжения или фазы мощности. Их также можно использовать для отключения электрических нагрузок от линии электропитания. Большие моторы-генераторы широко использовались для преобразования промышленных объемов энергии, в то время как меньшие мотор-генераторы (такие как показанный на рисунке) использовались для преобразования энергии батарей в более высокие напряжения постоянного тока.

В то время как мотор-генераторная установка может состоять из отдельных двигателей и генераторных машин, соединенных вместе, единый динамо- двигатель (для динамо -двигателя) имеет катушки двигателя и катушки генератора, намотанные вокруг единственного ротора; Поэтому и двигатель, и генератор используют одни и те же катушки внешнего поля или магниты. Обычно катушки двигателя приводятся в действие от коммутатора на одном конце вала, в то время как катушки генератора обеспечивают выходной сигнал другому коммутатору на другом конце вала. Весь узел ротора и вала меньше, легче и дешевле, чем пара машин, и не требует открытых приводных валов.

В маломощных потребительских устройствах, таких как автомобильные радиоприемники на электронных лампах, не использовались дорогие, шумные и громоздкие мотор-генераторы. Вместо этого они использовали инверторную схему, состоящую из вибратора (самовозбуждающего реле) и трансформатора для выработки более высоких напряжений, необходимых для электронных ламп, от автомобильной аккумуляторной батареи на 6 или 12 В.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Работа с электроэнергией
    • 1.1 Маховик-генератор
  • 2 конверсии
  • 3 Источник питания переменного напряжения
  • 4 высокочастотные машины
  • 5 Мотор-генераторы, используемые для увеличения времени проезда
  • 6 Современное использование мотор-генераторов
  • 7 Современное использование термина
  • 8 См. Также
  • 9 ссылки

Электроэнергетика

В контексте производства электроэнергии и крупных стационарных электроэнергетических систем мотор-генератор состоит из электродвигателя, механически соединенного с электрическим генератором (или генератором переменного тока ). Двигатель работает от входного электрического тока, в то время как генератор создает выходной электрический ток, при этом мощность передается между двумя машинами в виде механического крутящего момента ; это обеспечивает электрическую изоляцию и некоторую буферизацию мощности между двумя электрическими системами.

Одно из применений — устранение скачков и колебаний «грязной мощности» ( согласование мощности ) или обеспечение согласования фаз между различными электрическими системами.

Маховик-генератор

Другое использование — это буфер для экстремальных нагрузок на энергосистему. Например, термоядерные устройства на токамаках создают очень большие пиковые нагрузки, но относительно низкие средние нагрузки на электрическую сеть. DIII-D токамак в General Atomics , тем Princeton Large Torus (PLT) в лаборатории физики Принстонского Plasma и синхротронного Нимрод в Appleton лаборатории Резерфорда каждый использовал большие маховики на нескольких вышек мотор-генератора на уровне нагрузки накладывается на электрическое Система: сторона двигателя медленно ускоряла большой маховик для накопления энергии , которая быстро потреблялась во время эксперимента по термоядерному соединению, поскольку сторона генератора действовала как тормоз на маховике. Точно так же электромагнитная система запуска самолетов (EMALS) авианосца ВМС США следующего поколения будет использовать двигатель-генератор с маховиком для мгновенной подачи энергии для запусков самолетов, мощность которых превышает установленную на корабле мощность генератора.

Конверсии

Мотор-генераторы могут использоваться для различных преобразований, в том числе:

  • Переменный ток (AC) в постоянный ток (DC)
  • Постоянный ток в переменный ток
  • Постоянный ток при одном напряжении до постоянного тока при другом напряжении. (Также называется динамо-мотором, сокращенно от динамо-мотора)
  • Создание или балансировка трехпроводной системы постоянного тока .
  • Переменный ток одной частоты на переменный ток другой гармонически связанной частоты
  • Переменный ток при фиксированном напряжении на переменный ток переменного напряжения
  • AC однофазный к сети переменного трехфазного

Источник питания переменного тока

До того, как твердотельное регулирование напряжения переменного тока стало доступным или рентабельным, мотор-генераторные установки использовались для обеспечения переменного напряжения переменного тока. Напряжение постоянного тока, подаваемое на якорь генераторов, можно было бы изменять вручную или электронным способом для управления выходным напряжением. При таком использовании набор MG эквивалентен изолированному регулируемому трансформатору.

Высокочастотные машины

Александерсон генератора переменного тока является приводом от двигателя, высокочастотный генератор , который обеспечивает радиочастотную мощность. На заре развития радиосвязи высокочастотную несущую волну приходилось генерировать механически с помощью генератора переменного тока со многими полюсами, вращающимися на высоких скоростях. Генераторы переменного тока Alexanderson производили ВЧ до 600 кГц с большими блоками, способными выдавать выходную мощность 500 кВт. В то время как электромеханические преобразователи регулярно использовались для передачи длинных волн в первые три десятилетия 20-го века, электронные методы требовались на более высоких частотах. Генератор Alexanderson был в значительной степени заменен генератором на электронных лампах в 1920-х годах.

Читайте также:  Как сделать сварку постоянного тока из переменного в постоянный

Мотор-генераторы, используемые для увеличения времени проезда

Мотор-генераторы использовались даже там, где входной и выходной токи практически одинаковы. В этом случае механическая инерция набора M – G используется для фильтрации переходных процессов во входной мощности. Электрический ток на выходе может быть очень чистым (бесшумным) и сможет выдерживать кратковременные отключения электроэнергии и коммутационные переходные процессы на входе в установку M – G. Это может обеспечить, например, безупречное переключение с сети на мощность переменного тока, обеспечиваемую дизель- генераторной установкой.

Мотор-генераторная установка может содержать большой маховик для улучшения ее проходимости; тем не менее, в этом применении необходимо учитывать, поскольку двигатель-генератор потребует большого количества тока при повторном включении, если до момента отрыва достигается момент, приводящий к отключению. Однако пусковой ток во время повторного включения будет зависеть от многих факторов. Например, двигателю-генератору мощностью 250 кВА, работающему при 300 ампер при полном токе нагрузки, потребуется 1550 ампер пускового тока во время повторного включения через 5 секунд. В этом примере используется фиксированный размер установлен маховик , чтобы привести к 1 / 2 Гц на второй скорости нарастания выходного напряжения . Мотор-генератор представлял собой двухопорную машину вертикального типа с подшипниками в масляной ванне.

Двигатели и генераторы могут быть соединены непроводящим валом на объектах, где необходимо строго контролировать электромагнитное излучение, или там, где требуется высокая изоляция от переходных импульсных перенапряжений.

Современное использование мотор-генераторов

Для некоторых целей мотор-генераторные установки были заменены полупроводниковыми приборами . В прошлом наборы MG широко использовались в лифтах . Поскольку требовалось точное управление скоростью подъемной машины, непрактичность изменения частоты для мощного двигателя переменного тока означала, что использование комплекта MG с подъемным двигателем постоянного тока было почти стандартным отраслевым решением. Современные частотно-регулируемые приводы переменного тока и совместимые двигатели все чаще вытесняют традиционные лифтовые установки с приводом от MG, поскольку приводы переменного тока обычно более эффективны на 50% или более, чем механизмы, работающие на постоянном токе.

Еще одно применение MG было в южном регионе British Rail . Они использовались для преобразования линейного напряжения питания 600 В — 850 В постоянного тока с третьей шины в 70 В постоянного тока для питания органов управления используемого запаса EMU . С тех пор они были заменены твердотельными преобразователями на новом подвижном составе.

Точно так же комплекты MG использовались в трамвае PCC для выработки выхода 36 В постоянного тока от тягового источника 600 В постоянного тока. Низковольтный выход заряжает аккумуляторные батареи трамвая и подает ток на управляющее и вспомогательное оборудование (включая фары, гонгеры, двигатели дверей и электромагнитные гусеничные тормоза).

С другой стороны, в промышленных условиях, где требуется подавление гармоник, преобразование частоты или изоляция линий, наборы MG остаются популярным решением. Полезная особенность двигателей-генераторов заключается в том, что они могут выдерживать большие кратковременные перегрузки лучше, чем полупроводниковые устройства с той же средней номинальной нагрузкой. Учтите, что термически ограниченные по току компоненты большого полупроводникового инвертора представляют собой твердотельные переключатели массой несколько граммов с тепловой постоянной времени для их теплоотводов, вероятно, более 100 мс, тогда как термически ограниченные по току компоненты MG представляют собой медные обмотки. иногда с массой в сотни килограммов, которые неразрывно связаны с их собственной большой тепловой массой. Они также обладают отличной устойчивостью к электростатическому разряду (ESD).

Современное использование термина

В принципе, любой электрогенератор также может служить электродвигателем или наоборот. В гибридных транспортных средствах и других легких энергетических системах «двигатель-генератор» представляет собой отдельную электрическую машину, которая может использоваться как электродвигатель или генератор , преобразующий электрическую энергию в механическую .

С сезона 2014 года гоночные автомобили Формулы 1 будут иметь два так называемых «мотор-генератора» (MGU). Это сделает автомобили более экономичными за счет сбора энергии от турбокомпрессора и при торможении . Однако это не мотор-генераторы , как описано здесь, но больше похожи на dynamotors , отдельные единицы , которые могут выступать в качестве либо генератора или двигателя. Их можно использовать для обеспечения дополнительных 160 л.с. колесам для ускорения и обгона, или их можно использовать для раскрутки турбонагнетателя, чтобы быстрее увеличить давление наддува, тем самым уменьшая турбо-лаг .

Читайте также:  Датчика тока lt 2005 s

Источник

Преобразование переменного тока в постоянный

Преобразователь переменного тока в постоянный — это устройство, преобразующее энергию переменного тока в постоянный. Это устройство нелинейное, поэтому спектр напряжения на его выходе отличается от входного. В иностранной литературе подобные устройства называются преобразователями AC/DC (переменный/постоянный ток). На рисунке 1 приведено условно-графическое обозначение преобразователя AC/DC. На его входе и выходе приведены осциллограммы и спектрограммы напряжения.

Рисунок 1. Условно-графическое обозначение выпрямителя

В состав преобразователя переменного напряжения в постоянное входят как выпрямитель, так и фильтр, подавляющий нежелательные составляющие выходного напряжения. Задача фильтра, подключаемого к выходу выпрямителя, выделить только постоянную составляющую U (полезный эффект выпрямления) и подавить все остальные составляющие спектра напряжения Ud (пульсации). Это действие часто называется «сглаживанием» выходного напряжения. Поэтому такой фильтр называется сглаживающим. Его выполняют в виде ФНЧ (обычно LC-фильтра) с полосой пропускания .

Если выпрямитель, входящий в состав преобразователя AC/DC, в процессе работы использует одну полуволну напряжения переменного тока, то он называется однотактным или однополупериодным, а если обе полуволны — то двухтактным или двухполупериодным. На рисунке 2 приведена упрощенная схема однотактного преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Рисунок 2. Эквивалентная схема однотактного преобразователя переменного тока в постоянный

На данном рисунке ключ К синхронно с частотой источника U1 подключает нагрузку к источнику. На нагрузке получается пульсирующее напряжение с частотой ωc. За период частоты входного колебания через нагрузку и источник проходит только один импульс тока. Частота первой гармоники тока (и напряжения пульсаций на нагрузке) равна частоте сети ωc. Постоянная составляющая тока нагрузки в данной схеме протекает через источник входного напряжения. Если в его составе присутствует трансформатор, то это приведет к его подмагничиванию и ухудшению массогабаритных параметров. Если напряжениесети на входе однополупериодного выпрямителя гармоническое , то временные диаграммы напряжения на входе и выходе данной схемы будут выглядеть так, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Временные диаграммы напряжения на входе и выходе однополупериодного преобразователя

Как видно из данного рисунка уровень постоянной составляющей тока на выходе схемы однотактного преобразователя AC/DC достаточно мал. Поэтому чаще применяется двухтактная схема. Схема двухтактного преобразователя переменного напряжения в постоянное приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Эквивалентная схема двухтактного преобразователя переменного тока в постоянный

В данной схеме ключи К1 и К2 подключают нагрузку на время одной полуволны (Т/2) два раза за период. Поэтому за период изменения напряжения сети через нагрузку и источник проходят два импульса тока, причем благодаря переключению ток через нагрузку протекает в одном направлении. Постоянная составляющая тока нагрузки не протекает через первичный источник и не влияет на его работу. Частота импульсов тока и напряжения на нагрузке UH в два раза выше частоты сети ωc, что позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра. Все перечисленные факторы позволяет значительно улучшить массу и габариты преобразователя переменного тока в постоянный. Временные диаграммы напряжений и токов на входе и выходе двухтактного преобразователя переменного тока в постоянный приведены на рисунке 5.

Рисунок 5. Временные диаграммы напряжений и токов на входе и выходе двухполупериодного преобразователя

В качестве ключей в схемах преобразователей переменного тока в постоянный используются неуправляемые и управляемые вентили, в качестве которых используются диоды, тиристоры, биполярные и полевые транзисторы. Наиболее широко применяются неуправляемые вентили, в качестве которых используются мощные полупроводниковые диоды.

Следует отметить, что современные AC/DC преобразователи строятся по более сложной схеме. В них сначала производится выпрямление и фильтрация входного колебания, затем генерация высокой частоты, напряжение которой трансформируется в нужное на выходе, а затем снова выпрямление и фильтрация всех нежелательных спектральных составляющих. Это позволяет значительно уменьшить габариты преобразователя и повысить его к.п.д. Часто они выполняются в виде малогабаритного неразъемного блока.


Рисунок 6. Внешний вид AC/DC преобразователя

  1. Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. “Электропитание устройств и систем связи”: Учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. – 112 с.
  2. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  3. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчёт. Учебное пособие. – М., 2008. – 448 с.
  4. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М.Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.,2009. – 384 с.
  5. Денисов А.И., Зволинский В.М., Руденко Ю.В. Вентильные преобразователи в системах точной стабилизации. – К.: Наукова думка, 1997. – 250 с.
Читайте также:  Как определить направление токов в контуре

Вместе со статьей «Преобразование переменного тока в постоянный» читают:

Источник

Как конвертировать переменный ток в постоянный

В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.

Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.

Количество источников, использованных в этой статье: 12. Вы найдете их список внизу страницы.

Количество просмотров этой статьи: 64 620.

Переменный ток (AC) является наиболее эффективным способом передачи электроэнергии на большие расстояния. Тем не менее многим бытовым и электронным устройствам для работы необходим постоянный ток (DC). Для бытовых нужд обычно используется переменный ток, поскольку он эффективнее и не приводит к падению напряжения на больших расстояниях. Однако во многих бытовых приборах и электронике используется постоянный ток, который обеспечивает непрерывное питание устройства. Если вам необходимо определить напряжение постоянного тока, которое даст источник питания переменного тока, используйте формулу VAC/√(2), где VAC — переменное напряжение. Можно также самостоятельно собрать цепь, которая будет преобразовывать переменный ток в постоянный!

Изображение с названием Convert AC to DC Step 1

». Прижмите щупы к положительным и отрицательным клеммам источника питания, на котором вы хотите измерить напряжение, и проверьте показания на дисплее мультиметра. Запишите измеренную величину напряжения. [1] X Источник информации

  • Не имеет значения, какой контакт прижать к какой клемме.
  • Никогда не пользуйтесь мультиметром, если резиновая изоляция вокруг его щупов повреждена и разорвана, так как в этом случае можно получить удар током.

Изображение с названием Convert AC to DC Step 2

Совет: если у вас нет калькулятора, можно округлить √(2) до 1,4, чтобы облегчить вычисления.

Источник

Мотор-генератор

Умформер (нем. Umformer , Электромашинный преобразователь) — электрическая машина для преобразования тока одной частоты в ток другой частоты. Например:

  • преобразование постоянного электрического тока в переменный, как правило, более высокого напряжения;
  • передача мощности между электросетями разной частоты (50 и 60 Гц);
  • получение постоянного тока из переменного для специальных случаев (питание сварочного оборудования).

Чаще всего представляет собой электродвигатель, соединенный валом с генератором. В конструкцию также вводятся дополнительные устройства для стабилизации выходного напряжения и частоты.

Известны также умформеры с единым ротором, в которых обмотки разного рода тока разъединены. Обмотки постоянного тока выводятся на коллектор, а переменного — на контактные кольца.

Есть также машины с общими обмотками для разного рода тока.

Содержание

Применения

Принцип действия умформера может применяться для преобразования:

  • рода тока
  • напряжения
  • частоты

Широко использовались в авиационной, танковой и ракетной технике СССР вплоть до 70-х годов, в частности, для питания ламповых устройств.

Умформеры использовались в системах электрического питания ЭВМ первого поколения.

Умформеры (мотор-генераторы) применялись в трамваях и троллейбусах с косвенной системой управления для получения низкого напряжения (24В), питающего цепи управления. В 80-х — 90-х годах были вытеснены статическими полупроводниковыми преобразователями на тиристорах (ТЗУ), а позже на транзисторах.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести:

  • гальваническую развязку входной и выходной цепей
  • получение на выходе почти идеального синусоидального напряжения, без шумов, связанных с работой других потребителей сети
  • простоту устройства и его обслуживания
  • устойчивость к радиации
  • возможность получить на выходе трехфазное напряжение без какого-либо существенного усложнения конструкции
  • фильтрация бросков тока при резком изменении нагрузки и кратковременном отключении питающего напряжения за счет инерции ротора
  • высокий КПД преобразования, достигающий 97-98%.
  • сравнительно низкий ресурс, в связи с наличием движущихся частей
  • высокая масса и стоимость за счет материалоёмкости конструкции
  • вибрация и шум
  • необходимость технического обслуживания (смазка подшипников, чистка коллекторов, замена щеток в коллекторных машинах)

В настоящее время

В настоящее время вытеснен из мобильных применений твердотельными преобразователями, а также более широким использованием низковольтной аппаратуры. По-прежнему выгодно применение в промышленности и энергетике для преобразования сравнительно больших мощностей. Перспективно применение умформеров на основе асинхронизированных синхронных машин для передачи мощностей между сетями 50 и 60 Гц.

Источник