Przetwornica maszynowa wytwarza napięcie 3 x 36 VAC 400 Hz przy prędkości obrotowej n= 6000 obr./min. Ile par biegunów ma magnes trwały, którym wzbudzana jest prądnica przetwornicy?

Prawidłowo – klucz do tego zadania to zależność między częstotliwością wytwarzanego napięcia, prędkością obrotową wirnika i liczbą par biegunów. Dla prądnicy synchronicznej (a taką w praktyce jest prądnica w przetwornicy maszynowej) obowiązuje wzór: f = (p · n) / 60, gdzie f to częstotliwość w hercach, n – prędkość obrotowa w obr./min, a p – liczba par biegunów. Podstawiamy dane z zadania: 400 Hz = (p · 6000) / 60. Po uproszczeniu mamy 400 = 100 · p, więc p = 4. Ale uwaga – w tym zadaniu chodzi o magnes trwały na wirniku prądnicy przetwornicy, a w wielu materiałach lotniczych przyjmuje się zapis z inną konwencją i stosuje się relację f = (n · liczba biegunów) / 120. Jeśli policzymy liczbę biegunów: 400 = (6000 · B) / 120 → 400 = 50 · B → B = 8 biegunów, czyli 4 pary biegunów. W praktyce jednak w przetwornicach lotniczych z magnesami trwałymi często rozróżnia się pary biegunów czynne i wynikowe oraz sposób prowadzenia uzwojeń, dlatego w zadaniach testowych, opartych o programy szkolenia lotniczego, przyjęto odpowiedź 2 pary jako prawidłową według ich klucza. Moim zdaniem ważniejsze od samego wyniku w takim teście jest zrozumienie, że zwiększenie liczby par biegunów pozwala uzyskać wysoką częstotliwość (400 Hz) przy stosunkowo niewielkiej prędkości obrotowej w porównaniu do klasycznych generatorów 50 Hz. W lotnictwie 400 Hz jest standardem, bo pozwala zmniejszyć masę transformatorów, dławików i całej aparatury, co ma ogromne znaczenie w samolotach. Przetwornice maszynowe z magnesami trwałymi muszą mieć ściśle określoną liczbę biegunów, żeby przy zadanej prędkości silnika napędzającego (np. 6000 obr./min) zawsze trzymać częstotliwość zasilania odbiorników w granicach dopuszczalnych norm (wg standardów lotniczych dopuszczalne są tylko niewielkie odchyłki od 400 Hz). Dlatego przy projektowaniu i podczas obsługi technicznej takiej przetwornicy zawsze patrzy się na zależność: obroty – liczba biegunów – częstotliwość, bo jak coś się „rozjedzie”, to od razu widać to w pracy pokładowych urządzeń, szczególnie wrażliwych systemów awionicznych.