В ряде случаев необходимо преобразовывать системы переменного тока с одним числом фаз в системы с другим числом фаз, а также выполнять другие преобразования.
Преобразование уравновешенных систем в уравновешенные или неуравновешенных в неуравновешенные производится относительно просто. При преобразовании неуравновешенной системы в уравновешенную или обратно в систему вводятся конденсаторы или катушки индуктивности, либо то и другое.
В течение отрезков времени, когда мощность системы превышает среднюю, излишняя мощность запасается в конденсаторе или катушке индуктивности, а при мощности, меньшей средней, возвращается в систему.
Пример схемы преобразования неуравновешенной однофазной системы в неуравновешенную двухфазную показан на рис. 1.
Рис. 1. Схема преобразования в двухфазную систему
Вторичная обмотка однофазного трансформатора разделена на две одинаковые половины. В одной половине обмотки ЭДС действует, предположим, от 0 к А, а в другой от В к 0. Если считать положительным направление ЭДС от начала обмотки к концу, то при этом получим двухфазную систему, ЭДС половин обмотки которой сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол π (рис. 1).
Однофазная система может быть преобразована в уравновешенную. Пример схемы преобразования однофазной системы в трехфазную приведен на рис. 2.
Рис. 2. Схема преобразования однофазной системы в уравновешенную трехфазную
Добавочные реактивные сопротивления хс и xl подобраны так, чтобы модули Za — jxc и + jхl были одинаковы (и равны модулю Zc, а аргументы равны — π/3 и π/3 соответственно. При этом получим трехфазную симметричную систему токов IA, IB и IC и соответствующую им трехфазную симметричную систему напряжений.
Преобразование однофазной системы в любую многофазную можно выполнить и при помощи различных электронных и электромеханических устройств. Например, мы можем получить требуемую многофазную систему от многофазного электрического генератора, который приводится от однофазного двигателя. Дефицит и излишек мощности в этом случае покрываются за счет изменений кинетической энергии вращающегося двигателя.
Наибольшее распространение имеют преобразователи трехфазного переменного тока в системы многофазного переменного тока. Многофазные системы с числом фаз шесть, двенадцать и большим числом фаз служат для питания выпрямителей, регулируемых приводов и других целей.
Схема простейшего шестифазного преобразователя дана на рис. 3.
Рис. 3. Векторные диаграммы и схема преобразования трехфазной системы в шестифазную
Первичная обмотка трансформатора получает питание от трехфазного источника энергии. У каждой из трех вторичных обмоток имеются выводы из их середин. Выводы от середин вторичных обмоток соединяются вместе.
В целом на стороне вторичных обмоток получаем шестифазную симметричную систему напряжений, образующих шестилучевую звезду и сдвинутых относительно друг друга на угол π/3 (рис. 3).
Для получения систем с большим числом фаз следует вводить добавочные ЭДС, обеспечивающие требуемые сдвиги фазных напряжений.
Путем преобразования могут быть получены и другие системы, например система из двух напряжений, сдвинутых относительно друг друга на угол π/2.