Авиационный генератор переменного тока

Авиационные генераторы переменного тока

Применение на летательных аппаратах переменного тока вместо постоянного дает возможность повысить напряжение в системе электроснабжения до 200-400В и тем самым снизить передаваемые токи, а следовательно, и массу бортовой сети; применить безколлекторные генераторы и электродвигатели, которые более надежны, чем коллекторные машины; получить постоянный ток с помощью трансформаторно-выпрямительных блоков, имеющих высокий КПД. Поэтому на современных самолетах применение переменного тока вместо постоянного, находит широкое распространение.

Однако применение только переменного тока на самолетах связано с рядом трудностей:

-для многих потребителей требуется ток стабильной частоты поскольку скорость вращения авиадвигателя переменная, то для получения стабильной частоты генератора требуется редуктор с плавно изменяющимся передаточным отношением;

-сложность осуществления параллельной работы генераторов переменного тока

малые пусковые моменты электродвигателей переменного тока;

-сложность регулирования скорости вращения мощных электродвигателей переменного тока.

Генераторы переменного тока. Основными типами являются генераторы СГ, СГК, СГО, СГС, ГТ и ГО. Буквы в условных обозначениях расшифровываются следующим образом:

С самолётный
Г генератор
К комбинированный
О однофазный
С (вторая) синхронный
Т трёхфазный

Цифры обозначают номинальную мощность генератора.

Частота тока жестко связана со скоростью вращения. Поэтому в системах переменного тока стабильной частоты применяются специальные приводы постоянной частоты вращения, в качестве которых используются гидравлические, дифференциальные, гидромеханические, воздушно-турбинные, турбомеханические и электромашинные приводы.

Генераторы переменного тока бывают контактные и бесконтактные. В последнее время все более широкое распространение начинают находить бесконтактные безщеточные генераторы (ГТ-30П46, ГТ-30П48, ГТ-40П48, ГТ-60П48, ГТ-120ПЧ6, СГК-11/1,5 КИС, СГК-30/1,5).

Стабилизация напряжения генераторов переменного тока независимо от частоты вращения и величины нагрузки осуществляется так же, как и у генераторов постоянного тока, путем изменения тока возбуждения. Для регулирования напряжения синхронных генераторов используются угольные, транзисторные, тиристорные регуляторы и регуляторы на магнитных усилителях.

Для защиты сети от перенапряжения применяют автоматы защиты сети переменного тока АЗП1-3СД (для трехфазного), АЗП1-1СД, АЗП1-1СДТ (для однофазного).

В системах защиты по частоте в качестве чувствительных элементов используются резонансные контуры или дроссели насыщения, реагирующие на частоту и управляющие работой генераторов с помощью мостовой схемы или магнитного усилителя.

Включение синхронного генератора в сеть производится автоматически с помощью синхронизатора, состоящего из выпрямительного моста, конденсатора и ряда реле. Схема подключает генератор к сети, когда выполняются все перечисленные выше условия.

После включения генераторов на параллельную работу необходимо обеспечить автоматическое распределение между ними активных и реактивных мощностей (нагрузок).

Активной называется мощность, которая отбирается генераторами от привода и преобразуется в потребителях электрической энергии. Равномерное распределение активных мощностей достигается воздействием на привод через регуляторы скорости вращения.

Реактивной называется мощность, которая в течение одного полупериода отдается генератором в сеть, накапливается в магнитных полях индуктивных катушек (или емкостях), а в течение другого полупериода возвращается в генератор. Среднее значение мощности за период оказывается равным нулю. Равномерное распределение реактивных мощностей между генераторами достигается воздействием на возбуждение параллельно работающих генераторов через регуляторы напряжения. Для уравнивания токов возбуждения параллельно работающих генераторов в регуляторах напряжения имеются корректирующие обмотки.

Комбинированные устройства. В последнее время находят все большее применение комбинированные устройства, обеспечивающие включение генераторов в сеть, регулирование их напряжения, защиту от коротких замыканий и обрывов в цепи генератора, а также сигнализацию отключения генератора от бортсети. К ним относятся коробки типа КВР-1М, КВР-3-2Ф, КВР-11. Кроме того, в системе защиты и регулирования напряжения генераторов переменного тока применяются программные механизмы (ПМК-14, ПМК-1113А), предназначенные для автоматического отключения генераторов от сети при коротких замыканиях внутри генераторов и на участках сети.

Особенности параллельной работы генераторов переменного тока. По сравнению с параллельной работой генераторов постоянного тока параллельная работа синхронных генераторов имеет ряд особенностей: при включении генератора переменного тока порядок следования фаз и ЭДС генератора должны соответствовать порядку следования фаз сети; ЭДС и частота по величине должны быть примерно равны напряжению и частоте сети; фазы ЭДС должны совпадать с фазой напряжения сети.

Авиационные генераторы переменного тока Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Савина М.Г., Юрковец Н.В.

К первичным источникам электроэнергии на воздушных судах относятся генераторы переменного и постоянного тока, стартеры-генераторы.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Савина М.Г., Юрковец Н.В.

Текст научной работы на тему «Авиационные генераторы переменного тока»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

астрономические средства коррекции навигационных параметров. Астронавигация относится к автономным средствам, ей не нужна наземная поддержка и в этом ее достоинство. Недостатком является то, что работа астросистемы зависит от погодных условий, т. е. в условиях видимости небесных светил. Учитывая это обстоятельство, гражданская авиация астрономических средств, практически не применяет повсеместно, за исключением самолетов, эксплуатируемых в полярных районах, где начальная выставка и определение курса затруднительно без использования небесных светил и созвездий. Для военной авиации, в частности для дальних стратегических бомбардировщиков, а также для межконтинентальных баллистических ракет и космических аппаратов астрономические системы находят широкое использование до настоящего времени, как эффективное средство коррекции траектории.

Астрономические системы предназначены для определения астрономического курса или поправки к истинному курсу самолета по звездам в условиях ясного неба. Кроме того, астронавигационная система дополнительно к названной функции определяет астрономический курс АК или поправку к истинному курсу по солнцу при любых метеорологических условиях, а также определяет географические координаты самолета и производит счисление координат при взаимодействии с другими навигационными системами.

Принцип действия астрономических систем заключается в измерении углов места и азимутов светил при пеленговании их секстантами и организации автоматического слежения за ними, с последующим

решением сферического треугольника. Вычислительное устройство по параметрам альманаха звезд, занесенного в память вычислителя, определяет поправку к приведенному к истинному меридиану курсу

Системы способные распознавать звезды днем разрабатывались в СССР еще в конце прошлого века, они включали в себя устройства, позволяющие по очереди наводить приборы на яркие звезды, при помощи ИНС и информации об их местоположении. Основная сложность разработки таких устройств сводится к распознаванию небесных светил в дневных условиях. В настоящее время актуальна разработка такого авиационного прибора ориентации по звездам, который не требовал бы наведения. Данный прибор, работающий на борту летательного аппарата, будет обеспечивать определение пилотажно-навигационных параметров в любое время суток, визируя и распознавая все звезды которые находятся в поле зрения прибора. Совместная работа такого устройства с инерци-альной навигационной системой обеспечит периодическую коррекцию её ошибок.

В статье изложены основные идеи по разработке подобного прибора, где главным принципом является выделение слабых сигналов от звёзд на фоне яркого дневного неба.

1. Авиационная радионавигация : справочник / А. А. Сосновский, И. А. Хаймович, Э. А. Лутин, И. Б. Максимов ; под ред. А. А. Сосновского. М. : Транспорт, 1990.

© Рожков М. В., 2012

М. Г. Савина Научный руководитель — Н. В. Юрковец Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АВИАЦИОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

К первичным источникам электроэнергии на воздушных судах относятся генераторы переменного и постоянного тока, стартеры-генераторы.

Основным недостатком генераторов постоянного тока является ненадежный наружный контакт между токосъемными щетками и коллектором якоря. Интенсивное искрение между ними, особенно при полетах на больших высотах, вызывает сопутствующие помехи радиосвязного и другого электронного оборудования.

Более высокая удельная генерируемая мощность, отсутствие щеточно-коллекторных узлов, повышенная высотность, надежная эксплуатация, простота преобразования рода тока и величины напряжения позволили широко применять на самолетах в качестве основной систему переменного тока.

В авиации преимущественно используют синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением и явно выраженными полюсами [1]. Синхронный генератор состоит из двух основных узлов: рото-

ра и статора. Якорная обмотка обычно монтируется в роторе, а индуктор — в статоре. Такая конструкция позволяет использовать корпус генератора в качестве магнитопровода. Переменный ток обычно снимается с ротора при помощи щеточного токосъемного устройства. При полетах на больших высотах токосъемные устройства работают ненадежно. Чтобы исключить это у мощных генераторов (более 15 кВ*А) якорные обмотки размещаются в статоре, а индуктором служит ротор, тем самым получая обращенную конструкцию. Для авиационных систем электроснабжения изготавливаются синхронные генераторы трехфазного и однофазного тока.

Генераторы переменного тока, используемые в смешанных системах электроснабжения, могут иметь следующие системы возбуждения:

Читайте также  Бензиновый генератор briggs stratton promax 7500ea

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

• независимое возбуждение от бортовой сети постоянного тока;

• с возбуждением от специального возбудителя, находящегося на одном валу с основным генератором.

Принципиальная схема возбуждения генератора переменного тока при питании обмотки возбуждения от сети (рис. 1) содержит: якорь генератора (Г) — 1, обмотку возбуждения (ОВ) -2 и сопротивление регулятора напряжения — 3.

К недостаткам такой системы относятся: необходимость в постоянном источнике постоянного тока; большие затраты энергии на регулирование выходной мощности; большой вес регулятора, т. к. регулировке подлежат значительные токи возбуждения. Поэтому такая система возбуждения предназначена для генераторов относительно небольшой мощности 7,5. 30 кВ*А. Для генераторов с мощностью более 30 кВ*А в основном применяют специальные возбудители.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора с питанием обмотки возбуждения от бортовой сети 1 — якорь генератора (Г); 2 — обмотка возбуждения (ОВ); 3 — сопротивление регулятора напряжения

Принципиальная схема возбуждения генератора переменного тока при питании обмотки возбуждения от возбудителя имеет следующий вид (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема генератора переменного тока при питании обмотки возбуждения от возбудителя 1 — якорь генератора (Г); 2 — обмотка возбуждения (ОВ);

3 — возбудитель (В); 4 — обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ); 5 — сопротивление регулятора напряжения

Преимуществом такой системы возбуждения является независимость от других источников [2]. Для этих целей возбудитель выполняют по схеме с независимым (параллельным) возбуждением. Недостаток системы — увеличение массы и габаритов.

Можно заметить, что в электрических машинах надежность и срок службы определяются в основном тремя факторами: качеством электрической изоляции; качеством подшипников; надежностью щеточно-контактных устройств. Первые два фактора зависят от уровня развития отраслей смежных с машиностроением. Третий фактор может быть исключен путем разработки бесконтактных генераторов.

1. Майоров А. В., Мусин С. М., Янковский Б. Ф. Выявление причин отказов авиационного оборудования : справочник. М. : Транспорт, 1996. 256 с.

2. Электрооборудование воздушных судов / С. А. Ре-шетов, С. П. Кононов, Н. В. Максимов и др. / под ред. С. А. Решетова. М. : Транспорт, 1991. 319 с.

© Савина М. Г., 2012

С. В. Сафонов Научный руководитель — В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАДИОДАЛЬНОМЕРНОЙ ПОСАДОЧНОЙ АППАРАТУРЫ

Приводится оценка погрешностей разностно-дальномерной системы посадки на основе двух дальномерных радиомаяков.

Введение и постановка задачи. В состав аппаратуры посадки ILS стандарта ICAO входят [1] курсовой, глис-садный и маркерный радиомаяки (РМ). Высокая стоимость установки и эксплуатации аппаратуры затрудняют ее использование в аэропортах с малой интенсивностью движения воздушных судов (ВС). Альтернативные варианты, основанные на использовании дифференциальных спутниковых систем в настоящее время в России не получили необходимого практического развития. В ближней радионавигации ВС наиболее распространенной является угломерно-дальномерная система VOR/DME, однако более точным является

дальномерный метод местоопределения по двум ра-диодальномерным маякам БМБ, или БМБ/Р. К сожалению, использование данных РМ в режиме посадки не представляется возможным в связи с низкой точностью определения дальности. В настоящей работе дана оценка погрешности дальномерных РМ [2; 3] в случае их использования в режиме посадки ВС.

На рисунке приводится один из вариантов размещения радиомаячной системы симметрично относительно осевой линии ВПП с расстоянием между излучающими антеннами (базой) В и расстоянием между точкой пересечения базы с осевой линией и началом ВПП — Ь.

Основные типы генераторов переменного тока и их констр. особенности)

Генераторы переменного тока, используемые на летательных аппаратах, маркируются следующим образом:СГС: самолетный генератор синхронный;СГО;ГТ;ГО;СГК: самолетный генератор комбинированный. Авиационные контактные синхронные генераторы изготавливаются двух видов:с вращающимся индуктором;с вращающимся якорем.В первом случае генераторы имеют конструктивную форму классической синхронной машины с полюсами, расположенными на роторе. Во втором случае полюса индуктора расположены на статоре, а токосъем с якоря осуществляется с помощью трех контактных колец.Приводом авиационных контактных генераторов переменного тока на большинстве объектов является непосредственно авиадвигатель. В этом случае генераторы работают с переменной частотой вращения, соответствующей диапазону изменения частот вращения авиадвигателя. Авиационные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов: Отличие конструкции синхронных машин такого типа от обычных с электромагнитным возбуждением заключается только в конструкции ротора. Для машин мощностью до 1000 В·А широкое распространение получили роторы типа "звездочка" (рис. 7, 8 ). Ротор представляет собой магнит с явно выраженными полюсами 1, межполюсное пространство и торцовые части которого залиты алюминиевым сплавом 2. Алюминиевая заливка повышает механическую прочность ротора (постоянные магниты обладают низкой механической прочностью) и служит одновременно демпферной обмоткой. Авиационные генераторы с вращающимися выпрямителями: Генератор представляет собой трехмашинный агрегат и включает подвозбудитель, возбудитель и основной генератор (рис. 12). Неподвижные части всех трех машин (статоры) размещаются в корпусе и на подшипниковом щите. Вращающиеся части (роторы) и блок вращающихся выпрямителей закреплены на общем валу. Вывод: в последнее время на летательных аппаратах все большее применение находят бесконтактные, в том числе и комбинированные генераторы переменного тока, обладающие рядом существенных преимуществ, а именно:высокая надежность работы, особенно в разряженной атмосфере на больших высотах, и меньше нагрев из-за отсутствия контактных колец и щеточных узлов;возможность применения статических магнитных регуляторов напряжения, вместо
малонадежных угольных регуляторов;отсутствие радиопомех;простота обслуживания и др.

18. (электрические и эксплуатационные хар-ки генераторов переменного тока).

Основными электрическими характеристиками авиационных генераторов переменного тока следующие: Число фаз; Соединение фаз; Напряжение, В; Ток нагрузки, А; Мощность, кВ А; Коэффициент мощности; Частота вращения ротора, об/мин; Частота, Гц; Режим работы. Эксплуатационные характеристики. Генератор рассчитан на работу при следующих условиях: высота над уровнем моря; температура окружающего воздуха; при вибрациях, имеющих место на самолете, масса.

Ответ: Величины основными из которых являются:

· напряжение на зажимах (клеммах) генератора UГ;

· ток возбуждения Iв;

· частота вращения ротора генератора n.

Основными характеристиками являются:

· характеристика холостого хода — зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения, снятая при постоянной частоте вращения на холостом ходу, т. е., Ег = f (Iв) при Iн = 0, n = const.

· внешняя характеристика — зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянной частоте вращения и постоянном токе возбуждения Uг = f (Iв) при Iв = const, n = const.

· регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянной частоту вращения и постоянном напряжении на зажимах генератора Iв = f (Iн) при Uг = const, n = const.

Для генераторов переменного тока дополнительно могут быть представлены следующие электрические характеристики:

· Частота вращения ротора, об/мин

· Частота переменного тока, Гц 400(350-450)

Так же могут быть представлены характеристики подвозбудителя.

Эксплуатационные характеристики генераторов переменного тока определяются типами самолётов и вертолётов, на которых они установлены, основными из них являются:

· высота над уровнем моря;

· температура окружающего воздуха;

· относительная влажность окружающей среды;

· воздействие инея и росы.

26. (устройство и принцип действия типовых приводов постоянной частоты вращения авиационных генераторов)

Для привода авиационных генераторов постоянного и переменного тока могут использоваться: газотурбинные, пневмотурбинные двигатели; электрические двигатели; привод от встречного потока воздуха. Для получения стабильной частоты переменного тока генераторы должны иметь постоянную скорость вращения. Поскольку энергия для вращения генератора в большинстве случаев должна поступать от двигателя летательного аппарата, имеющего переменную скорость вращения, то между этим двигателем и генератором ставится устройство, позволяющее плавно изменять величину передаточного отношения от вала двигателя к валу генератора. Такими устройствами могут быть: механические передачи (вариаторы); гидравлические приводы; воздушные и газовые турбины. Привод от авиационного двигателя является наиболее выгодным с точки зрения надежности и обеспечения минимального веса системы электроснабжения.При переменной скорости вращения авиационных двигателей получить постоянную скорость вращения генератора можно лишь при помощи специальных промежуточных устройств между валами авиационного двигателя и генератора. Такие устройства носят названия приводов постоянной скорости (ППС) или приводов постоянных оборотов (ППО).Наиболее широкое применение нашли гидравлические и пневматические приводы с дифференциальными механизмами.В дифференциальном пневмомеханическом приводе управляемым является не весь поток энергии, подводимой к генератору через турбину. Воздушная турбина использует энергию сжатого воздуха, отбираемого от компрессора авиационного двигателя. Турбомеханический дифференциальный привод постоянной частоты вращения состоит из активной осевой турбины 1, дифференциального редуктора 4 и системы регулирования. Стабильность частоты вращения генератора поддерживается центробежным регулятором 3, чувствительный элемент которого приводится во вращение с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора генератора СГ. Дифференциальный пневмомеханический привод выполняется так чтобы при максимальной скорости вращения вала авиадвигателя турбина осуществляла небольшую докрутку генератора

Читайте также  Автоматический газовый генератор для дома с автозапуском

20. (Охлаждение авиационных генераторов)

Основной задачей охлаждения самолетных генераторов является обеспечение таких нагревов отдельных частей машины, которые допустимы для примененных в машине конструктивных, магнитных и изоляционных материалов. В настоящее время можно выделить следующие системы охлаждения: самовентиляция; продув забортного воздуха; продув с самовентиляцией; испарительное и распылительное охлаждение. Самовентиляция. Машины с таким типом охлаждения имеют на валу вентилятор, который прогоняет по внутренним каналам воздух, являющийся теплоносителем. Этот способ весьма прост, но малоэффективен, особенно на больших высотах, где плотность воздуха мала. Продув генераторов забортным воздухом осуществляется с использованием скоростного напора. Таким образом, охлаждаются в полете все генераторы самолетов и вертолетов с дозвуковыми скоростями полета. Охлаждающая жидкость через форсунку впрыскивается в распределительную втулку и растекается равномерно по окружности. Под действием центробежных сил охлаждающая жидкость через радиальные отверствия вала попадает на внутреннюю поверхность ротора, образуя жидкостную пленку. Эта пленка, перемещаясь по внутренней поверхности и осевым каналам ротора, попадает на лобовые части обмоток и охлаждает их.Охлаждая машину, жидкость испаряется и пар выбрасывается в атмосферу. Охлаждающая жидкость, как правило, масло, через специальные сверления в валу машины распыляется внутри машины При этом на охлаждающих элементах образуются масляные пленки, которые, непрерывно двигаясь, охлаждают машину.С лобовых частей обмоток якоря и индуктора масло, в виде капель, сбрасывается частично на стенки корпуса, а частично увлекается насосом откачивающим масловоздушную смесь. Стекающее со стенок корпуса масло также захватывается насосом и перекачивается в масляный бак. Далее нагретое масло поступает в теплообменник, где отдает свое тепло топливу.

Требования предъявляемые к аппаратуре защиты электросистем ЛА)

Система защиты электросети должна автоматически отключать только те её участки, на которых ток увеличился сверх допустимого значения. Для этого защита должна иметь: 1) селективность (избирательность); Под селективностью или избирательностью действия защиты, подразумевается способность защиты отключать при аварийных режимах только поврежденный участок сети, для чего должен сработать аппарат защиты, ближайший к месту повреждения. 2) быстродействие – минимальное время между возникновением аварийного режима и срабатыванием защиты. Чем меньше это время, тем меньше воздействие недопустимых по значению токов и меньше их разрушительное действие. 3) инерционность, под которой подразумевается её свойство не реагировать на кратковременные допустимые перегрузки (например, при пуске электродвигателей); 4) высокую чувствительность – способность реагировать на аварийные режимы в начале их возникновения и в то же время не реагировать на случайные отклонения параметров сети; 5) надёжность, которая определяется надёжностью самого аппарата и сети. Помимо указанных требований к защитной аппаратуре предъявляется требование, предусматривающее стабильность характеристик при изменении внешних факторов.

Авиационные генераторы переменного тона

На самолетах и вертолетах в качестве источников перемен­ного тока применяют, кроме электромагнитных преобразователей, синхронные генераторы серии СГС (синхронный генератор само­летный) и серии СГО (синхронный генератор однофазный). На

рис. 17 приведена схема однофазного генератора переменного тока.

Принцип действия синхронного генератора основан также на использовании законов электродинамики.

Вокруг оси вращается двухполюсный постоянный магнит, охваченный неподвиж­ным витком. В активных сто­ронах по закону электромаг­нитной индукции (правило правой руки) будет наводить­ся переменная э. д. с., ампли­туда которой пропорциональна магнитной индукции В, дли­не / и скорости v перемещения проводника, Т. е. Етах = Blv. Причем, э. д. с. в проводни­ках, расположенных на проти­воположных сторонах витка, складываются. Результирую­щая э. д. с. будет изменяться во времени с периодом

где п — скорость вращения магнита, об/мин.

Следовательно, с концов не­подвижного витка можно сни­мать переменный ток часто­той

В общем случае, когда число пар не 1, а р, то частота переменного тока

В практике для увеличения э. д. с. и тока вместо постоянных магнитов используют электромагниты, обмотки которых называют­ся обмотками возбуждения. Обычно они размещаются па вращающейся части — роторе и питаются постоянным током, который подводится с помощью щетки и колец.

Обмотки переменного тока (однофазные или трехфазные) укладываются на неподвижной части — статоре.

Наиболее распространены трехфазные синхронные машины, в которых векторы соседних фаз сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градусов. Это достигается соответству­ющим пространственным размещением трех обмоток статора,

как показано на схеме (рис. 18).

В зависимости от спо­соба питания обмоток воз­буждения различают генера­торы с независимым возбуж­дением и с самовозбужде­нием.

В генераторах с не­зависимым возбуж­дением обмотка возбуж­дения питается постоянным током от сети (рис. 19) или от возбудителя (рис. 20) генератора постоянного тока параллельного возбуждения, находящегося на одном валу с синхронным генератором.

В генераторах с самовозбуждением обмотка воз­буждения питается постоянным током (рис. 21), который получа­ется за счет выпрямления обычно полупроводниковыми выпрями­телями переменного тока генератора.

Для самовозбуждения синхронного генератора необходимо вы­полнение трех условий:

магнитная система машины должна обладать остаточным на­магничиванием;

ток в обмотке должен создавать поток такого направления, ко­торый совпадал бы с потоком остаточного намагничивания;

сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше опре­деленного значения.

Привод генераторов переменного тока осуществляется сле­дующими способами:

непосредственный привод от вала авиадвигателя;

привод от вала авиадвигателя через муфту постоянной скоро­сти вращения;

привод от вспомогательного воздушнотурбинного двигателя, питаемого воздухом от компрессора авиадвигателя (турбопривод);

привод от автономного газотурбинного двигателя (газотурбин­ный привод).

При непосредственном приводе от вала авиадвигателя в связи с изменением скорости вращения генератора изменяется частота переменного тока. В этом случае напряжение стабилизируется с помощью угольных регуляторов (как в генераторах постоянного тока — воздействием на ток возбуждения). Частота не стабилизи­руется, поэтому к генератору подключают лишь те потребители, работа которых не зависит от изменения частоты переменного тока.

В приводе вала от авиадвигателя через муфту постоянной ско­рости вращения, находящейся между ведущим и ведомым валами, изменением передаточного числа между валами обеспечивается постоянство скорости вращения генератора. В качестве муфты используются гидравлические, механические и электромагнитные устройства.

В турбоприводе воздух от компрессора авиадвигателя подает­ся на вход воздушной турбины, проходит через сопловой аппарат, турбинное колесо и выбрасывается в атмосферу. Скорость враще­ния турбины, которая через редуктор подается на генератор, регу­лируется изменением проходного сечения сопла.

Газотурбинный привод обеспечивает работу генераторов при неработающих авиадвигателях. От одного газотурбинного двигате­ля могут получать вращение сразу несколько генераторов.

Все три последние приводы позволяют стабилизировать часто­ту переменного тока, что необходимо для осуществления парал­лельной работы синхронных генераторов.

Устройство авиационных синхронных гене­раторов. Синхронные генераторы, устанавливаемые на самоле­тах и вертолетах, имеют закрытое исполнение, фланцевое крепле­ние и охлаждаются воздухом, продуваемым через внутреннюю по­лость генератора.

В зависимости от места расположения обмотки возбуждения генераторы бывают нормальной и обращен но й конструкции. Под нормальной конструкцией генератора пони­мают такую, когда обмотка возбуждения размещается на роторе, а обмотка переменного тока — на статоре генератора. В генера­торах обращенной конструкции обмотка возбуждения расположе­на на статоре, а обмотка переменного тока — на роторе.

На рнс. 22 изображена схема генератора СГО 8 (обращенной конструкции).

Начала трех фаз обмотки переменного тока выведены через контактные кольца на клеммную коробку (клеммы Cl, С2, СЗ). К клеммам Uі, £/2, соединенным с обмоткой возбуждения генера­тора, подводится напряжение постоянного тока. Катушки обмотки возбуждения расположены на полюсах статора.

На самолетах и вертолетах трехфазные синхронные генераторы часто используются для получения однофазного переменного тока, напряжение которого снимается с двух клемм. Например, с клемм С1 и С2 или с С2 и С5 и т. д

Электричество на самолете

Хочу рассказать читателям Geektimes про электричество на самолете. О том, откуда оно берется, как преобразуется и куда тратится. Описывать всё это я буду на основе самолета CRJ-200. Что касается остальных типов самолетов, то многое похоже, принципы повторяются, разница в нюансах.

Итак, начнем. Вся энергосистема самолет делится на 2 подсистемы: система питания трехфазным переменным током напряжением 115V частотой 400Hz и сиcтема питания постоянным током напряжением 28V. Почему не привычные нам 50Hz? Тут решающую роль сыграло то, что с повышением частоты удалось уменьшить габариты и массу трансформаторов и других электрических машин. А это есть очень хорошо для самолета, так как возить лишние килограммы никому не хочется. Пройдемся по каждой системе.

Система переменного тока

Основными источниками электроэнергии для данной системы являются 2 генератора (IDG — integrated−drive generators), которые установлены на коробке приводов каждого двигателя и приводятся во вращение от вала турбины высокого давления.

Мощность каждого составляет 30kVA. Поскольку обороты реактивного двигателя непостоянны, для того, чтобы на выходе генератора получить стабильную частоту в 400Hz, нужно чтобы вал генератора вращался с постоянным значением оборотов. Для этого внутри генератора установлен механизм, который этим и занимается. На советской технике он назывался привод постоянных оборотов, а здесь CSD — constant speed drive. Он преобразовывает переменную частоту вращения на входе в постоянные 12 000 оборотов в минуту на выходе. На фотографии выше левая часть — CSD, а правая — собственно генератор. Так же предусмотрена возможность отключения генератора от коробки приводов. Отключение может быть как ручное, так и автоматическое. Автоматически генератор отключается в двух случаях: когда температура масла в CSD превысит допустимое значение или когда возникнет очень большой крутящий момент на валу, например, внутри что-то развалится и его заклинит. Ручным отключением пользуются пилоты, если с генератором что-то случается в полёте.

Читайте также  Аккумулятор для генератора kipor 6500

Дополнительным источником переменного тока служит генератор вспомогательной силовой установки (ВСУ – небольшой газотурбинный двигатель, установленный в хвосте самолета). Генератор здесь такой же, как и на двигателе, за исключением того, что он без привода постоянных оборотов. ВСУ в отличие от двигателя всегда вращается с постоянными оборотами, и надобность в нем отпала. Этот генератор может использоваться для питания самолета в воздухе, в случае отказа одного из генераторов, установленных на двигателе. Так же его используют для того, чтобы запитать самолет на земле, когда двигатели не работают.

Аварийным источником переменного тока служит ADG — air driven generator, турбина, которая раскручивается набегающим потоком воздуха.

Выпускается вручную или автоматически, когда становится совсем плохо с электричеством. На одном валу с турбиной стоит генератор, который дает нам 15kVA переменного трехфазного тока 115V 400Hz. От него запитываются только жизненно-важные потребители.

Система постоянного тока

Основными источниками постоянного тока на самолете служат 5 выпрямительных устройств TRU — transformer rectifier units.

Они преобразуют переменный ток 115V 400Hz в постоянный 28V. Максимальный ток, который может выдать такой выпрямитель – 100A. На фотографии можно сравнить, какой толщины провода подходят к выпрямителю, и какой уходят.

Еще одними источниками постоянного тока служат 2 никель-кадмиевых аккумулятора: Main Battery и APU Battery. Main Battery – 24V 17Ah. APU Battery – 24V 43Ah.

Каждый аккумулятор имеет своё зарядное устройство, которое поддерживает аккумулятор в полностью заряженном состоянии.

Наземное питание

Для питания самолета электроэнергией на земле предусмотрено 2 разъема. Один в носу – для подключения переменного тока.

Второй в задней части самолета – для постоянного:

На практике вторым пользуются ну крайне редко. Основным является переменное напряжение, а из него уже можно получить всё остальное.

На этом всё. Если к данной тематике будет интерес, планирую продолжить. В планах рассказать о том, как это всё коммутируется, распределяется и резервируется. А в дальнейшем — кто это всё потребляет и для чего.

Генератор авиационный

Генератор — устройство, аппарат или машина вырабатывающие электрическую энергию.

По принципу действия авиационные генераторы не отличаются от аналогичных наземных генераторов, но обладают рядом особенностей: малый вес и габариты, большая плотность тока якоря, принудительное воздушное, испарительное или жидкостное охлаждение, высокая частота вращения ротора, применение высококачественных конструкционных материалов. В качестве источников постоянного тока обычно применяют бесконтактные синхронные генераторы и бесколлекторные генераторы различных типов и синхронные генераторы переменного тока. Генераторы устанавливаются на двигателях и вспомогательных силовых установках (ВСУ), при этом частота вращения турбовинтовых двигателей самолётов и вертолётов стабилизирована изменением шага винта, а вот на турбореактивных двигателях частота вращения ротора может меняться в широких пределах и при жёстком механическом приводе на генератор переменного тока частота также существенно изменяется, что часто недопустимо по ТУ потребителей.

Поэтому электрические сети строят по разным принципиальным схемам. Построение сети зависит от назначения ЛА, его конструктивных особенностей и применяемого оборудования. Например, на самолёте Ту-134 в качестве основных источников электроэнергии применяются генераторы постоянного тока на двигателях, а для питания переменным током стабильной частоты 208/115 вольт 400 гц применяются электромашинные преобразователи.

Применение на летательных аппаратах переменного тока вместо постоянного дает возможность повысить напряжение в системе электроснабжения до 200-400 В и тем самым снизить передаваемые токи, а следовательно, и массу бортовой сети; применить безколлекторные генераторы и электродвигатели, которые более надежны, чем коллекторные машины; получить постоянный ток с помощью трансформаторно-выпрямительных блоков, имеющих высокий КПД. Поэтому на современных самолетах применение переменного тока вместо постоянного, находит широкое распространение.

Однако применение только переменного тока на самолетах связано с рядом трудностей:

  • для многих потребителей требуется ток стабильной частоты
  • поскольку скорость вращения авиадвигателя переменная, то для получения стабильной частоты генератора требуется редуктор с плавно изменяющимся передаточным отношением
  • сложность осуществления параллельной работы генераторов переменного тока
  • малые пусковые моменты электродвигателей переменного тока
  • сложность регулирования скорости вращения мощных электродвигателей переменного тока

Генераторы переменного тока. Основными типами являются генераторы СГ, СГК, СГО, СГС, ГТ и ГО. Буквы в условных обозначениях расшифровываются следующим образом:

С самолётный
Г генератор
К комбинированный
О однофазный
С (вторая) синхронный
Т трёхфазный

Цифры обозначают номинальную мощность генератора.

Синхронные генераторы имеют закрытое исполнение, фланцевое крепление и охлаждаются воздухом, продуваемым через полость генератора. Частота тока жестко связана со скоростью вращения. Поэтому в системах переменного тока стабильной частоты применяются специальные приводы постоянной частоты вращения, в качестве которых используются гидравлические, дифференциальные, гидромеханические, воздушно-турбинные, турбомеханические и электромашинные приводы.

Генераторы переменного тока бывают контактные и бесконтактные. В последнее время все более широкое распространение начинают находить бесконтактные безщеточные генераторы (ГТ-30П46, ГТ-30П48, ГТ-40П48, ГТ-60П48, ГТ-120ПЧ6, СГК-11/1,5 КИС, СГК-30/1,5).

Стабилизация напряжения генераторов переменного тока независимо от частоты вращения и величины нагрузки осуществляется так же, как и у генераторов постоянного тока, путем изменения тока возбуждения. Для регулирования напряжения синхронных генераторов используются угольные, транзисторные, тиристорные регуляторы и регуляторы на магнитных усилителях..

Для защиты сети от перенапряжения применяют автоматы защиты сети переменного тока АЗП1-3СД (для трехфазного), АЗП1-1СД, АЗП1-1СДТ (для однофазного).

В системах защиты по частоте в качестве чувствительных элементов используются резонансные контуры или дроссели насыщения, реагирующие на частоту и управляющие работой генераторов с помощью мостовой схемы или магнитного усилителя.

Включение синхронного генератора в сеть производится автоматически с помощью синхронизатора, состоящего из выпрямительного моста, конденсатора и ряда реле. Схема подключает генератор к сети, когда выполняются все перечисленные выше условия.

После включения генераторов на параллельную работу необходимо обеспечить автоматическое распределение между ними активных и реактивных мощностей (нагрузок).

Активной называется мощность, которая отбирается генераторами от привода и преобразуется в потребителях электрической энергии. Равномерное распределение активных мощностей достигается воздействием на привод через регуляторы скорости вращения.

Реактивной называется мощность, которая в течение одного полупериода отдается генератором в сеть, накапливается в магнитных полях индуктивных катушек (или емкостях), а в течение другого полупериода возвращается в генератор. Среднее значение мощности за период оказывается равным нулю. Равномерное распределение реактивных мощностей между генераторами достигается воздействием на возбуждение параллельно работающих генераторов через регуляторы напряжения. Для уравнивания токов возбуждения параллельно работающих генераторов в регуляторах напряжения имеются корректирующие обмотки.

Комбинированные устройства. В последнее время находят все большее применение комбинированные устройства, обеспечивающие включение генераторов в сеть, регулирование их напряжения, защиту от коротких замыканий и обрывов в цепи генератора, а также сигнализацию отключения генератора от бортсети. К ним относятся коробки типа КВР-1М, КВР-3-2Ф, КВР-11. Кроме гого, в системе защиты и регулирования напряжения генераторов переменного гока применяются программные механизмы (ПМК-14, ПМК-1113А), предназначенные для автоматического отключения генераторов от сети при коротких замыканиях внутри генераторов и на участках сети.

Особенности параллельной работы генераторов переменного тока. По сравнению с параллельной работой генераторов постоянного тока параллельная работа синхронных генераторов имеет ряд особенностей: при включении генератора переменного тока порядок следования фаз и ЭДС генератора должны соответствовать порядку следования фаз сети; ЭДС и частота по величине должны быть примерно равны напряжению и частоте сети; фазы ЭДС должны совпадать с фазой напряжения сети.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: