(Л2) тема 2. Загальні відомості про системи електропостачання ла
2.1. Призначення, склад, основні типи і параметри системи електропостачання
Для забезпечення електроенергією авіаційних двигунів і обладнання літального апарату на ньому встановлюється спеціальна система електропостачання. Система електропостачання (СЕП) є сукупністю систем виробництва, перетворення, передачі і розподілу електроенергії.
Система виробництва складається з джерел електроенергії (генератори постійного і змінного струму з приводами) і апаратури, призначеної для регулювання і захисту джерел електроенергії від ненормальних режимів.
До елементів системи перетворення відносяться випрямлячі (перетворювачі роду струму – перетворюють змінний струм в постійний), трансформатори (перетворювачі рівня напруги змінного струму), електромашинні і статичні перетворювачі постійного струму в змінний.
Система передачі і розподілу електроенергії складається з електричної (бортової) мережі, що включає: різні проводи і джгути; комутаційну апаратуру і апаратуру захисту мережі; монтажне і настановне обладнання (рознімання і розподільні пристрої); контрольно-вимірювальні прилади для спостереження за режимами роботи СЕП.
Бортові СЕП сучасних літаків розділяються на первинні, вторинні і резервні (аварійні).
Система електропостачання називається первинною, якщо генератори приводяться в обертання від маршових двигунів літака і перетворюють механічну енергію двигуна в електричну, вторинною – якщо електрична енергія в ній одержується перетворенням електричної енергії первинної системи. Резервною (аварійною) СЕП називається така, в якій електрична енергія одержується від резервних джерел: акумуляторних батарей, генератора з приводом від допоміжної силової установки або вітряного двигуна.
Системи електропостачання розділяються на наступні види:
– постійного струму;
– змінного трифазного (однофазного) струму постійної частоти;
– змінного трифазного (однофазного) струму змінної частоти.
Вибір тієї або іншої системи обумовлений багатьма чинниками: призначенням ЛА, вимогами до якості електричної енергії, вимогами по надійності, зручністю експлуатації, техніко-економічними показниками та ін.
Найменування СЕП привласнюється по виду первинної системи. Нині до типових СЕП відносяться:
1. Система трифазного змінного струму напругою 115/200 В постійної частоти 400 Гц. Як вторинна система використовується система постійного струму напругою 27 В і система змінного струму 36 В, 400 Гц. Вторинна система отримує живлення від первинної через трансформаторно-випрямні блоки і трансформатори.
2. Система постійного струму напругою 27 В. Вторинною системою служить трифазна система змінного струму напругою 115/200 В частотою 400 Гц і система змінного струму 36 В, 400 Гц, яка отримує змінний струм від електромашинних або статичних перетворювачів.
На сучасних ЛА застосовують системи електропостачання, які працюють як на постійному, так і на змінному струмі.
В теперішний час всі системи електропостачання ЛА, існуючі у світовій практиці, можуть бути зведені до чотирьох великих груп.
Перша група (рис. 2.1) – це системи, в яких як основне джерело електроенергії використовується генератор постійного струму Г‗ низької напруги 27 В, що приводиться в обертання безпосередньо від авіадвигуна – АД. Змінний струм стабільної частоти 400 Гц різних рівнів напруги виробляється перетворенням постійного струму в змінний за допомогою перетворювача – ПР. Аварійним джерелом електроенергії, як і в інших групах систем, являється акумуляторна батарея – Ак, що включається в мережу постійного струму.
Рис. 2.1. Структурна схема СЕП літака на постійному струмі.
Друга група (рис. 2.2) – це системи змінного струму нестабільної ("що гуляє") частоти. Для роботи значної частини споживачів величина частоти струму не має значення. Генератор змінного струму Г~ приводиться в обертання від авіадвигуна. Основна частина споживачів підключається до напруги генератора змінного струму частоти 340÷900 Гц. Для отримання постійного струму низької напруги 27 В використовується трансформаторно-випрямний блок ТВБ. Змінний струм стабільної частоти виробляється за допомогою перетворювача – Пр, отримуючи живлення від ТВБ.
Рис. 2.2. Структурна схема СЕП змінного струму нестабільної частоти.
Третя група (рис. 2.3) – це змішані системи, що мають по два основні генератори, - постійного струму Г‗ напругою 27 В і змінного струму Г~ нестабільної частоти 340÷900 Гц. Змінний струм стабільної частоти виробляється за допомогою перетворювача - Пр, отримуючи живлення від генератора постійного струму Г‗.
Рис. 2.3. Структурна схема змішаної СЕП літака.
У четвертій групі використовуються системи генерування змінного струму стабільної частоти 400 Гц як основної системи електропостачання. На рис. 2.4, а представлена структурна схема СЕП, в якій для стабілізації частоти струму генератор Г~ проводиться від авіадвигуна через спеціальний проміжний пристрій, – привід постійної частоти обертання – ППЧО, вихідний вал якого обертається з постійною частотою незалежно від частоти обертання валу авіадвигуна. Постійний струм низької напруги 27 В виробляється ТВБ, що підключається до мережі змінного струму.
Рис. 2.4. Структурні схеми СЕП змінного струму стабільної частоти.
На рис. 2.4, б показана схема СЕП, в якій основним джерелом електроенергії є генератор нестабільної частоти Г~. Змінний струм стабільної частоти виробляється за допомогою статичного перетворювача частоти ПЧ, одержуючого живлення від генератора Г~. Така СЕП називається системою ЗШПЧ – змінна швидкість – постійна частота. У СЕП типу ЗШПЧ генератор змінного струму Г~, що приводиться в обертання від авіаційного двигуна, має змінну частоту обертання і змінну частоту струму f1 = var. Після генератора включається статичний перетворювач частоти, виконаний на напівпровідникових приладах, він перетворює змінну частоту струму f1 в постійну – f2 = const.
Найбільш перспективними є системи електропостачання змінного струму стабільної частоти (рис. 2.4, а і б).