При проектировании судовых ЭЭС часто встречаются ситуации, когда отдельные потребители электроэнергии, а также электрические сети, имеют частоту, напряжение и род тока отличные от частоты, напряжения и рода тока, вырабатываемого основными электрогенераторами судна. Для обеспечения электроэнергией таких потребителей и электрических сетей применяются различного рода преобразователи электроэнергии – преобразователи напряжения, тока и частоты.
Наиболее широкое применение в судовых ЭЭС нашли следующие средства преобразования электроэнергии: вращающиеся электромашинные преобразователи, статические преобразователи и трансформаторы.
Электромашинные преобразователи представляют собой несколько электрических машин, соединенных одним валом и, как правило, заключенных в один корпус. Одна из электрических машин работает в режиме электродвигателя, остальные – в режиме генераторов. К электродвигателю подводится электроэнергия от основной силовой сети. Электродвигатель вращает вал с генераторами, а генераторы в свою очередь вырабатывают электроэнергию с необходимыми для потребителей напряжением, родом тока и частотой.
В судовых ЭЭС используются следующие виды электромашинных преобразователей:
- электромашинные преобразователи напряжения – используемые для преобразования одного значения напряжения в другое при неизменном роде и частоте тока (преобразователи типа АПП);
- электромашинные преобразователи тока – предназначенные для преобразования постоянного тока в однофазный переменный (преобразователи типа АПО) или постоянного тока в трехфазный переменный (преобразователи типа АПТ);
- электромашинные преобразователи частоты – для преобразования частоты переменного тока при неизменном напряжении (преобразователи типа АЛА , АТО, АТТ, АМГ и ВПР);
К преимуществам электромашинных преобразователей можно отнести независимость параметров преобразуемой и получаемой электроэнергии, а также возможность применения в их составе обычных серийных машин – генераторов и электродвигателей.
В основе работы статических преобразователей электроэнергии положены принципы:
- выпрямления тока с помощью полупроводниковых приборов – такие преобразователи называют выпрямителями;
- преобразования постоянного тока в переменный с помощью управляемых электронных или полупроводниковых приборов – транзисторов, тиристоров и электронных ламп – такие преобразователи называют инверторами.
Конструктивно инверторы и выпрямители выполняются в виде шкафов, габариты и конструкция которых зависят от мощности преобразователя, удобства обслуживания и других факторов.
Из статических преобразователей наиболее широкое распространение получили полупроводниковые выпрямители переменного тока. В составе судовых ЭЭС наиболее часто используют:
- силовые преобразователи типа ВАКЭП – предназначенные для питания различного рода электроприводов;
- зарядные преобразователи типа ВАКЗ – используемые для зарядки аккумуляторных батарей;
- зарядно-силовые преобразователи типа ВАКЗС и ВАКС;
- электросварочные статические преобразователи типа ВАКСВ.
По сравнению с электромашинными, статические преобразователи имеют следующие преимущества: меньшие массу и габариты, бесшумность работы, высокую эксплуатационную надежность, в ряде случаев – более высокий КПД.
Трансформаторы используются для преобразования одного напряжения сети в другое при сохранении частоты тока.
Принцип действия трансформаторов основан на явлении электромагнитной индукции при взаимодействии переменного магнитного поля с неподвижным проводником, в котором при этом индуцируется ЭДС.
По основным параметрам и назначению различают:
- однофазные, трехфазные и многофазные трансформаторы;
- двухобмоточные и многообмоточные трансформаторы;
- повышающие и понижающие трансформаторы;
- силовые трансформаторы, используемые для передачи и распределения электроэнергии; и специальные трансформаторы: автотрасформаторы, измерительные, вращающиеся, сварочные и радиотрансформаторы.
Литература
Судовые энергетические установки. Комбинированные и ядерные установки. Болдырев О.Н. [2007]
