Аппаратура, работающая в комплекте с генераторами переменного тока

К аппаратуре, работающей в комплекте с генераторами переменного тока, относятся:

регуляторы напряжения Р-30Б, РН-120, РН-400, РН-500, РН-600, РНУ-204К, РНМ-154К, БРН-62, БРН-208),

автоматы защиты сети от перенапряжения (АЗПС-1, АЗПС-1СД, АЗП1-3Д), 

автоматы защиты от коротких замыканий (КВР-3-2), 

автоматы защиты сети по частоте коробки отсечки частоты (КОЧ-1А, КОЧ-1АН), 

коробки защиты и управления (КЗУ-11/1,5, КЗУ-30/1,5, БЗУ-376СБ), 

устройства обеспечения параллельной работы генераторов, 

устройства распределения активной и реактивной нагрузок между параллельно работающими генераторами,

 устройства дистанционного включения, отключения и регулирования напряжения генераторов (КРЛ-25, КРН-0, БРЧ-62, КВР-2, КВР-3, КРЛ-26П, КРЛ-29, КРЛ-31, КРЛ-33), 

автоматы аварийного отключения (АРГ-1), 

потенциометры (для ручной установки уровня напряжения (ВС-12, ВС-29, ВС-30Б, ВС--33А, ВС-34).

  Значительное распространение получили комбинированные блоки регулирования, защиты и управления (БРЗУ).

Основным недостатком генераторов постоянного тока является недостаточно надежный контакт между токосъемными щетками и коллектором якоря, что особенно ярко проявляется при полетах на больших высотах и вызывает интенсивное искрение и сопутст­вующие помехи работе установленного на самолете 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. Первичными источниками энергоснабжения являются генераторы переменного тока.

Электрические машины переменного тока разделяются на два класса: синхронные машины, которые преимущественно применяются как генераторы переменного тока, и асинхронные машины, используемые в основном в качестве двигателей переменного тока.

Применение синхронных генераторов нестабильной частоты позволило за счет перевода ряда потребителей на питание от них уменьшить устанавливаемую мощность генераторов постоянного тока, а следовательно, облегчить условия коммутации на высоте и улучшить их охлаждение. Кроме того, уменьшились мощность и количество преобразователей постоянного тока в переменный, име­ющих низкий коэффициент полезного действия и относительно большую массу.

На ВС синхронные генераторы получают вращение от привода, который обеспечивает постоянную частоту вращения ротора, что позволяет применять параллельную работу синхронных генерато­ров и повысить надежность работы таких систем.

На самолетах преимущественно применяют синхронные гене­раторы переменного тока. Принцип действия синхронного гене­ратора подобен принципу действия генератора постоянного тока. Синхронный генератор состоит из двух основных узлов: ротора и индуктора. Якорная обмотка обычно монтируется в роторе, а ин­дуктор - в статоре.

Синхронный генератор-генератор переменного тока, частота f которого пропорциональна числу пар полюсов p и частоте вращения ротора генератора n:

f=

Возбуждение генератора осуществляется или с помощью электромагнитов, или с помощью постоянных магнитов. Генераторы с электромагнитным возбуждением подразделяются на генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

Синхронные генераторы бывают трехфазные и однофазные.

Действующее значение ЭДС Е синхронного генератора пропорционально частоте переменного тока f, числу витков ω, основному магнитному потоку полюсов Ф и обмоточному коэффициенту k_ОБ:

Е = 4,44k_ОБfωФ,

Генераторы серий СГО и СГС выполнены по схеме с независимым возбуждением, а генераторы серии ГТ - по схеме самовозбуждения.

Технические характеристики некоторых генераторов перемен­ного тока представлены в табл. 1.2.

Рис. 4. Бесконтактный синхронный генератор переменного тока:

а - конструкция генератора серии ГТ; б - принципиальная электрическая схема генератора;

1 - гибкий вал; 2, 21 - подшипники; 3 - вывод; 4 - обмотка подвозбудителя; 5 - ротор подвозбудителя; 6 - статор подвозбудителя; 7 - корпус подвозбудителя; 8 - индуктор основ­ного генератора; 9 - корпус генера­тора; 10 - статор основного генера­тора; 11 - полый вал; 12 - обмотка основного генератора; 13 - обмотка статора; 14 - блок диодов; 15 - ста­тор возбудителя; 16 -обмотка возбудителя; 17 - якорь возбудителя; 18 -клеммная панель; 19 - вентилятор-. 20 - патрубок; 22 — штепсельный разъем; 23 - клеммная коробка транс­форматоров тока; 24 - кожух; 25- фланец крепления генератора на дви­гателе

Подвозбудитель

Генератор основной. Выпрямитель Возбудитель синхронный

Генератор представляет собой каскадную схему, состоящую из трех электрических агрегатов, роторы которых смонтированы на одном валу: основного генератора с вращающимся индукто­ром 5, синхронного возбудителя с якорем 17 и полюсами на ста­торе 15 и трехфазного подвозбудителя со статором 6 и ротором 5 с постоянными магнитами.

При вращении общего вала магнитные поля ротора подвозбу­дителя наводят в обмотках СП его статора трехфазный перемен­ный ток (рис.4). Стационарным выпрямителем, находящимся в блоке регулирования напряжения БРН, он преобразуется в постоянный и поступает в обмотку возбуждения СВ возбудителя смонтированную в его статоре. При вращении ротора возбудителя в магнитном поле, образованном током индуктора, в обмотке ротора возбудителя наводится трехфазный переменный ток. Вращающимся выпрямителем он преобразуется в постоянный ток, достаточный для возбуждения основного генератора. Этот ток подается в обмотку возбуждения основного генератора, смонтированную во вращающемся индукторе. Образующееся магнитное поле, пересекая обмотки неподвижного якоря генератора, индуктирует в них трехфазный переменный ток частоты 400Гц, который поступает в бортовую сеть самолета. Таким образом, в рассмотренной сложной электрической машине нет ни одного скользящего контакта. Примененная система возбуждения обеспечивает генератору хорошие условия регулирования напряжения с малой мощностью управления (выходной ток подвозбудителя сравнительно мал), а выбор высокой частоты (1600Гц) для подвозбудителя и возбудителя значительно снижает массу генератора в целом. Генератор имеет воздушное охлаждение от встречного потока воздуха.

Регулирование напряжения и защита генераторов переменного тока Основными возмущающими воздействиями, приводящими к от­клонению напряжения на зажимах генераторов от требуемого зна­чения, являются нагрузка генератора и угловая скорость его рото­ра. Диапазон изменения основных возмущений велик. Нагрузка на генератор может меняться от 0 до 1,5-кратного значения номиналь­ной нагрузки. Диапазон изменения частоты вращения для генераторов переменного тока нестабильной частоты со­ставляет 2—2,5, а иногда и больше. Значение частоты вращения ге­нераторов переменного тока стабильной частоты регулируемо, по­этому здесь процессы регулирования частоты и напряжения явля­ются взаимосвязанными, т. е. генератор переменного тока стабиль­ной частоты относится к двумерным объектам регулирования.

К точности поддержания напряжения на зажимах авиационных генераторов предъявляют жесткие требования. В установившихся режимах работы точность поддержания напряжения в точке под­ключения измерительного органа регулятора при всех режимах ра­боты должна составлять ±2%.

Для регулирования напряжения авиационных генераторов ши­роко применяются два способа регулирования: изменением сопро­тивления цепи возбуждения и изменением напряжения на обмотке возбуждения. Для этой цели применяются угольные регуляторы напряжения и регуляторы напряжения, выполненные на магнит­ных усилителях и тиристорах.

Для защиты источников и потребителей при нарушении нор­мального режима в системе электроснабжения используют различные защиты, отключающие поврежденный элемент системы. Обязательными видами защит, входящими в состав энергоузлов практически всех самолетов, являются защиты от повышения и понижения напряжения, понижения и повышения частоты и от корот­ких замыканий внутри генератора и на его фидере.

Комплекс аппаратуры генераторов переменного тока постоянной частоты состоит из блоков регулирования напряжения (БРН), защиты и управления (БЗУ), регулирования частоты (БРЧ), трансформаторов тока (БТТ) и отключения генератора (БОГ).