Методика расчета электрических сетей самолетов

Основные технические требования к электрическим сетям

Назначение и основные элементы электрических сетей

Любая электросистема, в том числе и самолета, включает три основные звена: источники электроэнергии, потребители электроэнергии и связывающее их промежуточное звено – электрическую сеть. Именно это связывающее звено служит для передачи и распределения электроэнергии, управления работой потребителей и источников электроэнергии, для защиты всего комплекса электрооборудования от коротких замыканий, перегрузок и всякого рода помех.

Передача и распределение электрической энергии на самолете схематично осуществляется так: электроэнергия, вырабатываемая источниками, сначала по проводам передается к распределительным устройствам (РУ), на которых обычно сосредоточивается аппаратура управления и защитная аппаратура, а затем по прово­дам распределяется непосредственно к потребителям. Отсюда электрическую сеть можно определить как систему электропроводки, снабженную надлежащей коммутационной, защитной, распределительной и измерительной аппаратурой и предназначенную для передачи электрической энергии от источников к распределительным устройствам и для распределения энергии между отдельными потребителями.

Электрическая сеть состоит из следующих элементов.

1. Электропроводки, предназначенной для передачи электроэнергии от источников к потребителям (провода, шины, жгуты, трубы, пленочные и фольговые электропроводниковые материалы).

2. Аппаратуры защиты от коротких замыканий и перегрузок как источников и потребителей электроэнергии, так и самой электропроводки (плавкие вставки, биметаллические автоматы, дифференциальная защита и др.).

3. Коммутационной аппаратуры – аппаратуры управления электрооборудованием (выключатели, переключатели, кнопки, рубильники, программные механизмы и т. д.).

4. Устройств, препятствующих помехам радиоприему (экранировка, фильтры и т. д.).

5. Аппаратуры, защищающей самолет от статического электричества (металлизация, электростатические стекатели и т. д.).

6. Монтажного и электроустановочного оборудования (распределительные щиты, коробки и панели, сетевые разъемы, пульты управления, силовые вводы, болтовые соединения, клеммные колодки, блоки переходных контактов и пр.).

7. Приборов контроля источников, потребителей и распределительных устройств (амперметры, вольтметры, световые табло и т. д.).

К электрической сети предъявляются весьма высокие технические требования, которые вытекают из важности и сложности функций, выполняемых сетью, и специфичностью эксплуатации се­ти на самолете.

К основным техническим требованиям относятся следующие.

1. Надежность работы сети в любых условиях эксплуатации самолета.

2. Максимальная живучесть сети, т. е. бесперебойное питание потребителей при возможных аварийных режимах.

3. Минимальный вес и габариты без уменьшения надежности и удобства в эксплуатации.

4. Высокая эластичность.

5. Высокая механическая, электрическая и термическая прочность.

6. Независимость работы сети от вибраций, толчков, больших ускорений и изме­нения параметров окружающей среды.

7. Удобство и безопасность в обслуживании.

8. Отсутствие воздействий, мешающих работе радиоаппаратуры и электроприборов.

9. Взаимозаменяемость и унификация элементов электрической сети.

10. Достаточный срок службы и небольшая стоимость производства.

Поскольку многие из требований противоречивы, то для их осуществления приходится выбирать различные пути, добиваясь оптимальных решений.

Максимальную надежность и живучесть можно получить рацио­нальным выбором системы передачи и распределения электроэнергии, соответствующей защитой сетей, а именно так, чтобы поврежденный участок отключался автоматически, причем лишалось питания наименьшее число потребителей.

Рациональный монтаж сети – прокладка жгутов по разным бортам фюзеляжа, осуществление многоканальности питания ответственных потребителей, применение аварийной сети электроснабжения для жизненно важных потребителей, правильный выбор сечения электрических проводов из условия нагрева и допустимой потери напряжения, бронезащита распределительных устройств и т. д. также увеличивают надежность и живучесть электрической сети.

Получение минимального веса достигается рациональным выбором способа передачи электроэнергии (например вместо двухпроводного используется однопроводный способ передачи) и использованием такой системы распределения, при которой длина силовой проводки будет наименьшей.

Уменьшение веса сети также достигается путем максимальной загрузки проводов, применением алюминиевых проводов вместо обычных медных, улучшением качества изоляции и повышением напряжения электрической сети.

Представляет сложность получение высокой эластичности электрической сети, т. е. создание сети, в которой напряжение практически не зависело бы от нагрузки и оставалось неизменным при аварийных режимах работы.

Основные пути осуществления этой задачи таковы: применение вместо разомкнутых сетей замкнутых магистральных сетей; выбор такой системы распределения электроэнергии, при которой мощные потребители питались бы от ближайших распределительных устройств, присоединенных к отдельным источникам; правильный монтаж сети с точки зрения получения минимальных переходных сопротивлений в ее элементах и надлежащее построение защиты сети, с тем чтобы защитная аппа­ратура отключала поврежденный участок прежде, чем напряжение сети упадет более допустимого значения.

Удобство и безопасность в обслуживании сети достигается правильным ее монтажом, обеспечивающим свободный доступ к необ­ходимым элементам сети, с соблюдением условий безопасности в отношении пожара и взрыва; для этого герметизируется коммутационная и защитная аппаратура, находящаяся вблизи топлива, масла и кислорода.

Особое внимание уделяется вопросу безопасности сети для человека, для чего выбирается безопасное напряжение сети, и особенно напряжение цепей управления, которые непосредственно находятся вблизи членов экипажа.

Борьба с радиопомехами, вызываемыми электрической сетью, осуществляется рядом мер: экранировкой отдельных агрегатов, применением фильтров, металлизацией, применением радиоактивных разрядников. Этот вопрос полностью не решен и требует специальных исследований.

Требование взаимозаменяемости и унификации элементов электрической сети является совершенно необходимым с точки зрения производства, а также эксплуатации и ремонта электрооборудования.

Требование достаточного срока службы заключается в следующем: должна обеспечиваться работоспособность всех элементов сети не менее срока службы самолета. Срок службы оказывает влияние на выбор тепловых и электрических нагрузок, которые возрастают по мере снижения срока службы. Срок службы зависит от температурных условий. Так, например, срок службы изоляции из органических материалов при температуре 100° С составляет 25 лет, а при 200°С только 15 мин.

Срок службы авиационных электрических машин составляет 500 час. работы в течение 3,5 лет со дня выпуска их заводом.

Как видно, выполнение технических требований, предъявляемых к электрическим сетям, задача достаточно сложная и для ее правильного решения необходимо знать, существующие электрические сети, их классификацию, особенности и возможности применения.

Расчет и проектирование авиационных электрических сетей неразрывно связаны с проектированием всего комплекса электрооборудования самолетов.

Электрическая сеть формируется почти на всех этапах проектирования электрооборудования: при разработке задания и ТТТ заказчика, при разработке эскизного проекта и постройке макета, при рабочем проектировании и производстве опытного образца самолета.

При проектировании электрической сети устанавливают род тока и величину напряжения энергосистемы, выбирают способ передачи и распределения электроэнергии, определяют конфигурацию сети, трассы прокладок жгутов, шин и проводов, места установок распределительных устройств и разъемов, а также длину проводки и величину переходных сопротивлений.

Магистральную сеть рассчитывают при эскизном проектирований. На основании этого расчета вносятся коррективы в проект магистральной сети, а при необходимости изменяется ее конфигурация, система передачи и распределения электроэнергии.

Расчет распределительной сети производится при рабочем проектировании и создании опытного образца самолета.

Дата добавления: 2014-12-10