Конвертеры
На малых судах, таких как яхты, где электричество получают от аккумуляторных батарей (DC система), выбор электрического оборудования ограничен. Трудно найти бытовые приборы, звуковое оборудование, флуоресцентные лампы и т. д., работающие от постоянного тока. Они существуют, но дорого стоят. Поэтому используются преобразователи DC-AC (инверторы).
Самые распространенные конвертеры:
- выходное напряжение 120 В или 230 В АС (50 и 60 Гц);
- мощность до 6 кВт.
Преобразователи DC-DC
Преобразователи DC-DC используются для тех же целей, что и DC-AC конверторы. Например, когда на небольших судах есть только 12 В, а доступны только 24 В потребители, такой конвертер (12 В/24 В) может решить проблему.
Вращающиеся преобразователи
Вращающийся преобразователь состоит из вращаемого судовым электричеством мотора, механически соединенного с генератором. Генератор спроектирован и построен так, чтобы производить требуемое напряжение и частоту.
Преобразователи АС/АС
1. Панель управленияПреобразователь АС/АС с закрытыми и открытыми дверцами:
3. Преобразователи с активным выпрямителем (Active Front End, AFE), преобразующие DC в АС и наоборот
Диаграмма внизу показывает два конвертера двойного назначения. Первый поставляет необходимый ток для кормового трастера, когда судно маневрирует, и запитан через судовой распределительный щит. Второй снабжает энергией при маневрировании носовой трастер. Когда судно пришвартовано, тот же самый конвертер производит ток для судового распределительного щита, получая энергию с берега. Стрелки на схеме показывают оба варианта. Причина для такого двойного назначения – высокая стоимость конвертера и место, требуемое для его установки.
2. Повышающий трансформатор
3. Разъединитель цепи
4. Преобразователи с активным выпрямителем
5. Инвертор DC/AC
6. Трансформатор «звезда»
Среди всех видов конвертеров конвертеры, преобразующий АС ток в другой АС ток (АС/АС конвертеры) – самая большая группа. Такие конвертеры широко используются как стартовые и управляющие системы для АС моторов. АС/АС конвертеры управляют входящим током из электросети и могут обеспечивать контролируемую скорость и крутящий момент двигателей. Также они могут изменить направление вращения АС мотора.
Использование АС/АС конвертеров может сделать всю установку более выгодной экономически, так как насосы и вентиляторы могут быть точно настроены по производительности на свой процесс. Например, поток охлаждающей воды от насоса может быть установлен по реальным требованиям к температуре в системе, где этот насос обычно работает на максимальной скорости, а температура охлаждающей воды регулируется трёхходовым клапаном.
Таким же образом АС/АС конвертер может регулировать скорость вентиляторов или моторов охлаждающих устройств (чиллеров) системы кондиционирования воздуха.
Результат – уменьшение бесконечного потока потребляемой энергии и уменьшение количества включений/выключений пользователей. АС/АС конвертеры также используются для управления различными большими электромоторами:
− моторы трастеров;
− моторы насосов земснарядов и т. д.
АС/АС конвертеры доступны в широком диапазоне напряжений и токов, чтобы подходить для различных трёхфазных АС двигателей. Низковольтные АС/АС конвертеры, до 690 В на судах, существуют для моторов от 0.2 кВт до нескольких мегаватт (МВт).
АС/АС конвертеры среднего напряжения разработаны для диапазона от 3.3 кВ до 10 кВ, для использования с моторами в 350 кВт и выше. АС/АС конвертеры на большие мощности надо рассматривать как единственные в своём роде (изделия индивидуальной разработки).
АС/АС конвертеры, в своём самом простом виде, состоят из следующих основных компонентов:Большой конвертер АС/АС с водяным охлаждением
- конвертер, преобразующий DC в АС с плавно (без ступенек) изменяемыми напряжением и частотой.
Когда у АС/АС конвертера управляемый выпрямитель, это называется привод с активным выпрямителем (Active Front End, AFE). Преимущества привода с AFE в том, что управляемые выпрямители и фильтрующие индукторы (катушки индуктивности) в цепях питания могут сделать АС ток почти синусоидальным, уходя от гармонических искажений.
Дополнительное преимущество привода с AFE – возможность возвращать назад энергию со стороны DC в сеть АС, делая ненужными упомянутые выше тормозные резисторы, там, где они использовались.
Для того чтобы получить большой входной диапазон, могут быть поставлены ступенчато повышающие напряжение (step-up) трансформаторы. Они повышают напряжение от 320 В (400 В минус 20%) до 400 В, создавая на выходе 400 В/50 Гц при входном напряжении от 320 до 480 В 50-60 Гц.
АС/АС конвертеры обычно состоят из следующих частей:
- выпрямители для получения DC из АС;
- инверторы для преобразования фиксированных входного напряжения и частоты в требуемые напряжение и частоту;
- активные инверторы – то же самое, что в предыдущем пункте, но работающие в обоих направлениях по мере надобности;
- инверторы для преобразования DC напряжения в фиксированное АС напряжение и частоту, в обоих направлениях.
Тот же конвертер, что и на предыдущем рисунке, со снятыми дверцами
2. DC/AC конвертер
3. Вентилятор
4. Выходные трубы водяного охлаждения
5. Выпрямитель с водяным охлаждением
6. Опорные изоляторы
7. Предохранители
8. Подсоединение к трансформаторам
9. Трансформаторы
10. Фундамент
11. Выходящие подсоединения
12. Выходящий фазовый кабель
13. Труба охлаждающей воды
14. Предохранители
15. Тормозной прерыватель
16. Расширительный бак
17. Приводной механизм клапана (актуатор)
18. Регулировочный клапан охлаждающей воды
19. Индикатор давления
20. Трубопровод охлаждающей воды
21. Электромотор
22. Теплообменник
23. Насос охлаждающей воды
24. Впуск охлаждающей воды
25. Выпуск охлаждающей воды.