Генератор-двигатель
Генератор-двигатель (нем. Umformer, умформер, электромашинный преобразователь) — электрическая машина для преобразования электрической энергии из одной ее формы в другую.
Например:
- преобразование постоянного электрического тока в переменный, как правило, более высокого напряжения;
- получение постоянного тока из переменного для специальных случаев (питание сварочного оборудования);
- передача мощности между электросетями разной частоты (50 и 60 Гц).
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.
Применения
Электровозный преобразователь высокого (3000 В) постоянного напряжения в низкое постоянное
Принцип действия умформера может применяться для преобразования:
- рода тока;
- напряжения;
- частоты;
- числа и смещения фаз.
Умформеры использовались в системах электрического питания ЭВМ первого поколения.
Умформеры (мотор-генераторы) применяются на трамваях, троллейбусах с косвенной системой управления, электровозах и электропоездах для получения низкого напряжения (24 и 50 В соответственно), питающего цепи управления. В 80-х—90-х годах на городском электротранспорте 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;
- возможность получения на выходе трёхфазного напряжения без существенного усложнения конструкции;
- фильтрация бросков тока при резком изменении нагрузки или кратковременном отключении питающего напряжения за счёт инерции ротора.
Недостатки:
- сравнительно низкий ресурс по причине наличия движущихся частей;
- высокая масса и стоимость за счет материалоёмкости конструкции;
- вибрация и шум;
- необходимость технического обслуживания (смазка подшипников, чистка коллекторов, замена щёток в коллекторных машинах);
- низкий КПД, как правило, 50-70%, из-за двойного преобразования энергии[5].
- высокая пожароопасность
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 машин двойного питания для передачи мощностей между сетями 50 и 60 Гц, а также между сетью с низкими параметрами напряжения и частоты и сетью с особо высокими требованиями. В этом случае для питания обмоток ротора применяется ещё и статический преобразователь частоты, но мощность преобразователя нужна меньшая (для приведенного примера преобразования 50 в 60 Гц это составляет около 1/5 полной мощности).
