Регуляторы напряжения

Генераторы со смешанным (компаундным) возбуждением.

Рис. 3.10. Стартёр-генератор со смешанным возбуждением

На некоторых самолётах и вертолётах с электрическим запуском дви­гателей применяются стартёр-генераторы со смешанным возбуждением, то есть имеющие одновременно параллельную (шунтовую) и последовательную обмотки возбуждения (рис.3.10). Параллельная обмотка самовозбуждения обеспечивает легко реализуемую систему стабилизации напряжения генера­тора. А применение последовательной обмотки в режиме стартёра обеспечи­вает получение большего крутящего момента на валу при запуске двигателя.

4. АППАРАТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ, УПРАВЛЕНИЯ И ЗА­ЩИТЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Совместно с каждым генератором постоянного тока работает аппара­тура, обеспечивающая стабилизацию его напряжения, параллельную работу генераторов, подключение генератора к самолётной сети, отключение от сети при отказах и при аварийном росте напряжения свыше допустимого значе­ния, сигнализацию отказов.

Напряжение на клеммах генератора согласно закона Ома для полной цепи равно ЭДС минус падение напряжения на внутреннем сопротивлении генератора, то есть:

U = E – Ir (1)

Подставим в формулу (1) значение ЭДС, тогда напряжение генератора:

U = сФп – Ir.

Из полученной формулы видно, что напряжение генератора зависит от двух внешних факторов:

- от частоты вращения (оборотов) ротора, которые пропорциональны оборотам двигателя и зависят от его режима работы, который в свою очередь в полёте может неоднократно изменяться от малого газа до взлётного.

- от тока нагрузки генератора, то есть мощности подключаемых по­требителей.

Если не принять меры по стабилизации напряжения, то каждый раз при изменении режима работы двигателя, или при включении или выключении потребителей, напряжение будет изменяться, что недопустимо.

Наиболее целесообразным способом стабилизации напряжения явля­ется изменение тока возбуждения генератора – при уменьшении напряжения необходимо увеличить ток возбуждения, что приведёт к увеличению магнит­ного потока Ф, а значит к восстановлению исходного значения напряжения. При росте напряжения необходимо выполнить обратное – уменьшить ток возбуждения.

Совместно с генераторами постоянного тока работают угольные регу­ляторы напряжения.

Рис. 4.1. Конструкция и подключение угольного регулятора напряжения

В состав угольного регулятора напряжения входят (Рис. 4.1):

1 – корпус;

2 – рабочая обмотка электромагнита;

3 – сердечник электромагнита;

4 – крышка;

5 – якорь электромагнита;

6 – пружинная мембрана;

7 – опорное кольцо;

8, 13 – концевые контакты;

9 – втулка;

10 – угольный столб;

11 – радиатор охлаждения;

12 – регулировочный винт;

Угольный столб 10, состоящий из отдельных угольных шайб, нанизан­ных на стальной стержень, сжимается с помощью пружинной мембраны 6. Столб включен последовательно с обмоткой возбуждения.

Электромагнит с тремя обмотками – рабочей обмоткой 2, обмоткой температурной компенсации и обмоткой параллельной работы (уравнитель­ной). Рабочая обмотка включена на напряжение генератора. При подаче на неё напряжения создаётся магнитное поле, которое притягивает якорь элек­тромагнита 5, препятствуя силе сжатия пружинной мембраны.

Таким образом на угольный столб действуют две силы – сила сжатия пружинной мембраны и сила растяжения – электромагнита. В зависимости от баланса этих сил меняется усилие, с которым угольные шайбы прижимаются друг к другу, меняется площадь контакта между шайбами, что приводит к изменению сопротивления угольного столба, а следовательно к изменению тока возбуждения генератора и изменению магнитного потока Ф, создавае­мого обмоткой возбуждения.

Рис. 4.2. Упрощённая принципиальная схема угольного регулятора напряже­ния, где:

1 – угольный столб; 2 – пружинная мембрана; 3 – якорь электромагнита;

4 – электромагнит.

Работа регулятора напряжения по схеме на рис. 4.2.

Если по какой-то причине напряжение генератора упадёт (уменьшение режима работы двигателя, включение мощных потребителей и др.), умень­шится напряжение, приложенное к рабочей обмотке электромагнита 4. Соз­даваемое ею магнитное поле уменьшится, что приведёт к уменьшению силы, растягивающей угольный столб. Пружинная мембрана сильнее сожмёт угольный столб, что приведёт к улучшению контакта между его шайбами и к уменьшению сопротивления столба, то есть к уменьшению сопротивления цепи возбуждения. Ток возбуждения возрастёт, возрастёт магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения, что вызовет увеличение ЭДС и уве­личение напряжения генератора до исходного значения.

При росте напряжения произойдёт обратное – увеличится напряжение на рабочей обмотке электромагнита, что приведёт к большему растяжению угольного столба и росту его сопротивления, уменьшению тока возбуждения, уменьшению магнитного потока Ф обмотки возбуждения, уменьшению ЭДС и напряжения.

Для обеспечения возможности дистанционной регулировки напряже­ния генера­тора в пределах ± (1,5÷2) В в схему регулятора напряжения вве­дено выносное (на­строечное) сопротивление Rнастр. (ВС-25Б или ВС-25ТВ), которое на большинстве самолётов и вертолётов располагается в кабине эки­пажа. (Например на Ту-134А – в кабине штурмана). При повороте его ручки по часовой стрелке величина сопротивле­ния ВС-25 увеличивается. Ввиду того, что оно включено последовательно с рабочей обмоткой электромагни­та, ток в обмотке уменьшается, уменьшается растягивающее усилие электро­магнита, увеличивается сжатие угольного столба, что приводит к уменьше­нию его сопротивления, к увеличению тока возбуждения и увеличению Е и напряжения.

При повороте ручки ВС-25 против часовой стрелки происходит обрат­ное – Е и напряжение генератора уменьшаются.

Основной неисправностью угольного регулятора напряжения является спекание угольного столба вследствие перегрева, так как при работе генера­тора постоянного тока на угольном столбе выделяется мощность до 150 Вт. В связи с этим корпус регу­лятора напряжения имеет рёбра охлаждения, как на поршневых двигателях воздуш­ного охлаждения. Регуляторы напряжения обычно помещают в местах, которые хо­рошо продуваются забортным возду­хом (например на Ан-12, Ан-24, Ан-26 – в зализах центроплана, на Ил-18 – в специальном, хорошо продуваемом отсеке, на Ан-2 – в хо­рошо продуваемом желобе). На Ту-134, чтобы не ухудшать аэродинамику дополни­тельными устройствами, обдув регуляторов осуществляют два электрических венти­ля­тора, расположенных в том же отсеке, что и регуляторы напряжения. Венти­ляторы включаются в работу при включении любого генератора.

При выполнении требований хорошего охлаждения угольный регуля­тор является надёжным и безотказным устройством.

Дата добавления: 2014-12-29