Авиационные кислотные аккумуляторы.

Активным веществом положительных пластин заряженного аккумулятора является двуокись свинца PbO₂, отрицательных - губчатый свинец Pb.

Электролитом является водный раствор серной кислоты H₂SO₄ плотностью 1,26-1,285 г/см³. Уравнение процессов заряда и разряда записывается следующим образом:

разряд

Pb+ 2H₂SO₄+PbO2 PbSO₄+2H₂O+ PbSO₄

Заряд

Емкость аккумулятора Q зависит от количества активной массы электродов. Она уменьшается с увеличением разрядного тока I и с понижением температуры электролита. Разряд аккумуляторов номинальным током допустим до напряжения 1,7в.

Авиационные серебряно-цинковые аккумуляторы

Достоинством серебряно-цинковых аккумуляторов является их малый вес и малые габариты. Активным веществом положительных пластин заряженного аккумулятора является окись серебра AgO, отрицательных цинк Zn. В качестве электролита применяется водный раствор щелочи КОН плотностью 1,4 г/см³.

При разряде аккумулятора реакция протекает в две ступени: на первой ступени AgO восстанавливается до Ag₂O (ЭДС Е=1,82-1,86в); на второй ступени, когда аккумулятор разрядится примерно на 30%, происходит полное восстановление Ag₂O (1,52-1,56в). Химические процессы при разряде аккумулятора приближенно могут быть выражены уравнениями:

2AgO+KOH+Zn Ag₂O+KOH+ZnO

Ag₂O+KOH+Zn2Ag+KOH+ZnO

При заряде реакции протекают в обратном порядке.

Авиационные никель-кадмиевые аккумуляторы

Активным веществом положительных электродов является гидрат окиси никеля Ni(OH)₃, отрицательных губчатый кадмий Cd. Электродом служит водный раствор щелочи KOH плотностью 1,18-1,30 г/см³. Химические процессы описываются уравнением

Разряд

2 Ni(OH)₃+ KOH+Cd2 Ni(OH)₂+KOH+Cd(OH)₂

Заряд

Плотность электролита в процессе разряда и заряда практически не изменяется. ЭДС аккумулятора равна 1,35В. Допустимое напряжение при разряде 1,1 в. Емкость аккумулятора уменьшается при увеличении разрядного тока и при понижении температуры электролита.

К установке на самолет допускаются только заряженные батареи с емкостью не ниже 75% от номинальной. При включении нагрузки, требующей двойного номинального тока, напряжение батареи должно быть не менее 24В.

Основными преимуществами кадмиево-никелевых аккумуляторов по сравнению с другими типами аккумуляторов является большое количество зарядно-разрядных циклов, простота ухода в процессе эксплуатации и хранения, а также большой срок службы и высотность применения.

Авиационные преобразователи электроэнергии

Основными источниками постоянного и переменного токов на ВС являются генераторы. Кроме них, применяются и преобразователи электроэнергии, преобразующие постоянный ток в переменный. Преобразователи могут быть электромашинные или статические, однофазные и трехфазные.

Расшифровка обозначений преобразователей: П - преобразователь, О - однофазный, Т - трехфазный, С- статический, ПЧ -постоянной частоты.

Электромашинные преобразователи рода тока, часто называемые инверторами, отечественная промышленность выпускает в виде однофазных (серии ПО) и трехфазных (серии ПТ) преобразователей. Они представляют собой двигатель-генераторные установки, объединяющие в одном корпусе электродвигатель постоянного тока и магнитоэлектрический или синхронный генератор переменного тока. Как правило, преобразователи имеют аппаратуру автоматического регулирования напряжения и частоты.

Электромашинные преобразователи напряжений, именуемые умформерами, представляют собой комбинированные электриче­ские машины, конструкции которых объединяют в общем корпусе двигатель параллельного возбуждения и генератор независимого возбуждения.

Существуют умформеры в двух и трехколлекторном исполнении. Двухколлекторный умформер типа РУ позволяет получать высокое напряжение лишь одного значения. Трехколлекторные преобразователи типа РУК, имею­щие смешанное возбуждение и две каскадно соединенные якорные обмотки, позволяют снимать различное по величине высокое на­пряжение с двух коллекторов.

Полупроводниковая техника позволяет создать статические преобразователи постоянного тока в переменный, кото­рые обладают высоким КПД, значительной относительной мощностью на единицу массы, надежностью, отсутствием коллекторных узлов и скользящих контактов.

Классификация и принципиальные схемы преобразователей

Статические преобразователи

На современных самолетах с основной энергосистемой пере­менного тока напряжение и род тока преобразуются трансформаторами и выпрямительными установками.

В качестве преобразователей напряжения используются транс форматоры, которые по назначению подразделяются на силовые измерительные и специальные, по форме магнитопровода - на стержневые, броневые и тороидальные, а по числу фаз на одно фазные и трехфазные.

Принцип действия трансформатора основан на использовании закона электромагнитной индукции, в соответствии с которым напряжение U2 в сети и вторичной обмотке зависит от подводимой напряжения U1 и отношения числа витков первичной w1 и вторичной w2 обмоток (рис. 2.2):

U2= U1 w2/ w1. (2.1)

Сердечники трансформаторов изготовляются из электротехнических сталей (для частот не выше 1000 Гц) или из ферритов для более высоких частот. Поскольку в сердечниках трансформаторов пульсирует переменный магнитный поток, для уменьшения потерь сердечники набираются из тонких листов электротехнических сталей.

Рис. Схема трансформатора Рис. Схема автотрансформатора

Рис. Структурная схема трансформаторно-выпрямительного блока:

1-трансформатор; 2-выпрямительный блок; 3-фильтр.

поток, для уменьшения потерь сердечники набираются из тонких листов электротехнических сталей.

Автотрансформаторы (рис. 2.3) выполняются так, что их вто­ричная обмотка w2 является частью первичной обмотки и имеет не только магнитную, но и электрическую связь с ней.

Соотношение токов в автотрансформаторе определяется из выражения

I2=I1 w1/ w1- w2 (5)

Переменный ток преобразуется в постоянный выпрямитель­ными устройствами. Выпрямительными элементами в них служат германиевые и чаще кремниевые выпрямители, которые удовлет­ворительно работают при температуре до 200°С.

Существуют разнообразные схемы выпрямления (однополупериодная, двухполупериодная, мостовая). Лучшими показателями обладает мостовая двухполупериодная схема, изображенная на рис. 2.1. Среднее напряжение выпрямленного тока этой схемой составляет примерно 0,9 от эффективного значения подводимого, что и способствует широкому применению этой схемы.

На практике нередко необходимо изменять не только род тока, но и величину напряжения для питания отдельных потребителей. С этой целью промышленностью выпускаются трансформаторно-выпрямительные блоки (ТВБ), каскадная схема одного из которых представлена на рис. 2.4.

Конструкция такого блока состоит из трансформатора 1, выпрямительного устройства 2 и фильтра 3. Он имеет вспомога­тельные устройства, обеспечивающие регулирование выходного напряжения, температурного режима и сигнализации предельных режимов.