Статические преобразователи

Статические преобразователи постоянного тока в переменный состоят из следующих устройств:

- высокостабильный задающий генератор (настроенный, как правило, на частоту 1200 Гц), собранный на полупроводниках;

- делитель частоты;

- полупроводниковый усилитель мощности.

Таким образом в статических преобразователях отсутствуют подвижные элементы, что и определило их название.

Статические преобразователи постоянного тока в переменный заменили элек­тромашинные на всех магистральных самолётах в течение последних 30 – 40 лет, что обусловлено следующими достоинствами:

- более высокая надёжность;

- бесшумность в работе;

- меньше габариты и масса;

- мгновенный выход на режим (не более 0,2 сек);

- не требуют обслуживания в процессе эксплуатации на самолёте;

- имеют более высокий КПД (у некоторых преобразователей до 90 %).

Обозначения статических преобразователей:

Буквы ПТС обозначают – преобразователь трёхфазный статический.

Буквы ПОС обозначают – преобразователь однофазный статический.

На сегодняшний день наиболее часто используются преобразователи:

- ПОС-25;

- ПОС-125ТЧ;

- ПТС-250;

- ПТС-800БМ;

- ПОС-1000Б.

8. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ СО СМЕШАН­НОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

На самолётах со смешанной системой электроснабжения на каждом маршевом двигателе предусмотрены один или два стартёр-генератора, рабо­тающие параллельно и один генератор переменного тока.

Стартёр-генераторы являются основными источниками постоянного тока. Ввиду того, что для электрического запуска газотурбинного двигателя требуется большое количество энергии, электроэнерговооружённость этих самолётов чрезвычайно высока – на двухдвигательном самолёте (Ан-24, Ан-26, Ан-30) одного генератора достаточно для питания всех потребителей по­стоянного тока. На четырёхдвигательном самолёте (Ил-18, Ан-12) двух гене­раторов достаточно для безопасного завершения полёта.

На самолётах предусмотрена вспомогательная силовая установка (ВСУ), представляющая собой газотурбинный двигатель небольшой мощно­сти. Совместно с ВСУ работает отдельный стартёр-генератор, который обес­печивает раскрутку ротора ВСУ при запуске, а после запуска работает, как ре­зервный генератор. Основная функция резервного генератора – обеспечение автономного электрического запуска маршевых двигателей.

Аварийными источниками постоянного тока являются аккумуляторные батареи (чаще всего – свинцовые).

В системе однофазного переменного тока напряжением 115 В частотой 400 Гц основными источниками электроэнергии являются генераторы, уста­новленные на маршевых двигателях. Генераторы – синхронные – частота пе­ременного тока у них пропорциональна частоте вращения. Поэтому генера­торы получают привод от свободной турбины соответствующего двигателя. Благодаря этому частота переменного тока в полёте у них составляет 400 ± 4 Гц.

Генераторы имеют независимое возбуждение от сети постоянного тока. На бо­лее старых типах генераторов обмотка возбуждения находится на ста­торе, а энергия снимается с рабочей обмотки ротора с помощью щёток и кон­тактных колец. По этой причине у большинства генераторов этого вида мощ­ность не превышает 12 кВА (СГО-12).

У генераторов более поздней разработки обмотка возбуждения на­хо­дится на роторе и запитывается от сети постоянного тока через щётки и кон­такт­ные кольца. При напряжении 24÷27 В ток возбуждения составляет не бо­лее 10÷12 А. Съём электроэнергии с рабочей обмотки, расположенной на ро­торе, не лимити­рован скользящими контактами, мощность генератора может составлять 30 кВА и более (СГО-30У).

Пускорегулирующая и защитная аппаратура генераторов перемен­ного тока

С генераторами переменного толка работает следующая аппаратура:

- угольный регулятор напряжения – обеспечивает стабилизацию напря­жения соответствующего генератора в заданных пределах независимо от мощности подключаемых потребителей;

- коробка включения и регулирования (КВР) – обеспечивает включение и выключение генератора, контроль его параметров и совместно с регулято­ром напряжения – стабилизацию напряжения генератора;

- коробка отсечки частоты (КОЧ) – обеспечивает подключение на сеть генера­тора с частотой переменного тока, находящейся в заданных пределах и отключение генератора, у которого частота выходит за допустимые пределы;

- автомат защиты от напряжения (АЗП) – необратимо отключает гене­ратор, если его напряжение превысит 126 ÷ 133 В.

Аварийными источниками однофазного переменного тока являются электро­машинные преобразователи ПО-250, ПО-500, ПО-750 и ПО-1500, ко­торые, в основ­ном, запитывают от аварийных шин постоянного тока.

Система трёхфазного переменного тока 36 В самолётов со смешанной системой электроснабжения такая же, как на самолётах и вертолётах с энерге­тикой постоян­ного тока. На некоторых самолётах в качестве резервного ис­точника 36 В использу­ется трёхфазный понижающий трансформатор, кото­рый подключается к одному из основных генераторов (Ан-24РВ, Ан-26, Ан-30).

На самолётах со смешанной системой электроснабжения отличия по кон­трольно измерительным приборам есть только в системах однофазного пере­менного тока с напряжением 115 В частотой 400 Гц, где добавлен часто­томер для контроля частоты генераторов переменного тока.

9. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ С СИСТЕМОЙ ЭЛЕК­ТРОСНАБЖЕНИЯ ТРЁХФАЗНОГО ПЕКРЕМЕННОГО ТОКА

На самолётах и вертолётах с основной системой электроснаб­жения трёхфаз­ного переменного тока предусмотрены три сис­темы электроснабжения:

- система 3-х фазного переменного тока напряжением 200/115 В часто­той 400 Гц - основная система электроснабжения;

- система 3-х фазного переменного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц - вторичная;

- система постоянного тока напряжением 27 В - вторичная.

Основная система электроснабжения получает энергию от генераторов, распо­ложенных на двигателях. Большая часть потребителей электроэнергии получает электропитание от этой системы. Аварийными источниками элек­троэнергии в ней служат статические преобразователи ПОС-1000Б и ПТС-800БМ.

Вторичные системы электроснабжения своих генераторов не имеют. Они ис­пользуют энергию основной системы электроснабжения. Источни­ками электро­энергии в них служат:

- в системе трёхфазного переменного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц основными источниками электроэнергии служат трёхфазные пони­жающие транс­форматоры, аварийными – статические преобразователи ПТС-250. Раздельное пи­тание авиагоризонтов обеспечивают преобразователи ПТС-250, (на Ил-76 – ПТ-125Ц).

- в системе постоянного тока основными источниками электроэнергии явля­ются выпрямительные устройства, аварийными – щелочные аккумуля­торные бата­реи.

9.1. Бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока

На современных самолётах и вертолётах применяются синхронные бесщё­точные генера­торы трёхфазного переменного тока с напряжением 200/115 В час­тотой 400 Гц, рабочие обмотки которых соединены звездой с силовой нейтралью, соединённой с корпусом самолёта..

Применение бесщёточных трёхфазных генераторов в сравнении с од­нофаз­ными даёт ряд преимуществ:

- при тех же габаритах, что у однофазного, гораздо большая мощность;

- при той же мощности, что у однофазного, гораздо меньше масса и га­бариты;

- возможность получения фазного напряжения 115 В и линейного – 200 В;

- гораздо выше надёжность за счёт отсутствия скользящих контактов;

- проще эксплуатация благодаря отсутствию коллекторно-щёточных узлов.

Рис. 9.2. Функциональная схема 3х фазного генератора переменного тока ГТ40ПЧ6.

Конструктивно бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока представляют собой трехфазную синхронную бесщёточную электриче­скую машину, состоящую из трех функциональных устройств (см. рис. 8.2):

- подвозбудителя;

- возбудителя;

- собственно генератора.

Каждое из этих устройств состоит из ротора и статора, т.е. представляет со­бой генератор. Их роторы выполнены на общем валу. Поэтому при механическом вращении вала генератора начинают вращаться роторы трех генераторов.

Ротор подвозбудителя у наиболее распрстранённого генератора ГТ40ПЧ6 представляет собой 16-ти по­люсный постоянный магнит. При его вращении вра­щается его магнитное поле, пересекая витки ста­торных обмоток подвозбудителя. По закону электромагнит­ной индукции в них индуцируется переменное напряже­ние, величина и частота которого составляют соответственно 45¸51 В и 800 Гц (при оборотах ротора, рав­ных 6000 1/мин). Это напряжение подается в блок регу­лирования напряжения БРН-208М7А, в котором выпрямляется. Затем выпрям­ленное напряжение пода­ется на статорную обмотку возбудителя, создавая маг­нитное поле, в котором вращаются роторные обмотки возбудителя. В них инду­цируется напряжение, ко­торое выпрямляется встроен­ными диодами и подается на восемь обмоток, выпол­ненных на полюсах индук­тора генератора, создавая мощ­ное магнитное поле. Это поле при вращении пере­секает витки трех статорных обмоток генератора, инду­цируя в них напряжение 200¸208 В (115¸120 В), кото­рое используется в бортсети.

Вращение генератор получает от авиадвигателя с помощью гибкого сталь­ного вала, размещенного внутри полого вала ротора. Также внутри вала ротора находится демпфирующая муфта, рассчитанная на определенное значение крутя­щего момента на валу. При превышении крутящего момента (например, при за­клинивании ротора генератора) муфта пробуксовывает, исключая поломку при­вода. Стальной вал привода с одной стороны имеет заделку пониженной прочно­сти. В случае заклинивания демпфирующей муфты заделка срезается, механиче­ски отключая генератор от привода.

Генератор охлаждается забортным воздухом, который подается через спе­циальный патрубок, а выходит через жалюзи. На валу ротора установлена тур­бинка, которая обеспечивает охлаждение генератора на земле, когда самолет не­подвижен.

На корпусе генератора выполнены клеммы “А”, “В”, “С”, и клемма силовой нейтрали, с помощью которых генератор подключается к сети. Также на корпусе генератора находится блок трансформаторов тока, входящий в систему диффе­ренциальной токовой защиты от коротких замыканий, и штепсельный разъем для подключения пускорегулировочной аппаратуры.

Ввиду отсутствия коллекторно-щеточных узлов генератор ГТ40ПЧ6 и по­добные ему очень надежен в работе и прост в эксплуатации.

В настоящее время на самолётах начали устанавливать генераторы 3х фаз­ного переменного тока с жидкостным охлаждением, благодаря чему при той же мощности удалось существенно уменьшить габариты и массу, или при тех же га­баритах и массе добиться двукратного увеличения мощности.

Дата добавления: 2014-12-29