- •Л.А.Файбышенко Электрооборудование воздушных судов гражданской авиации Санкт-Петербург
- •Содержание
- •10.5. Система управления предкрылками 153
- •10.6. Система управления стабилизатором 162
- •10.7. Система управления интерцепторами 168
- •11.5.2. Сигнализаторы обледенения со-121вм 198
- •1. Общая характеристика электрооборудования самолетов и вертолетов
- •1.1. Классификация электрооборудования
- •1.2. Технико-экономические требования, предъявляемые к электрооборудованию самолётов и вертолётов гражданской авиации
- •1.3. Общие сведения о системах электроснабжения и их основных параметрах
- •2. Энергоснабжение самолётов с основной системой электроснабжения постоянного тока
- •2.1. Авиационные аккумуляторные батареи
- •2.1.1. Конструкция, принцип действия кислотного аккумулятора.
- •2.1.2. Конструкция, принцип действия щелочных аккумуляторов
- •2.1.3. Выбор типа и количества аккумуляторных батарей. Установка аккумуляторов на самолётах.
- •2.1.4. Совершенствование эксплуатации аккумуляторных батарей на борту самолётов и вертолётов гражданской авиации
- •2. Заряд от отдельного источника стабилизированного напряжения
- •2.1.5. Обогрев аккумуляторных батарей.
- •3. Генераторы постоянного тока
- •3.1. Принцип действия генератора
- •3.2.Возбуждение генератора
- •2. Генераторы со смешанным (компаундным) возбуждением.
- •4. Аппаратура регулирования, управления и защиты генераторов постоянного тока
- •4.1. Регуляторы напряжения
- •4.2. Параллельная работа генераторов постоянного тока
- •4.3. Дифференциальные минимальные реле (дмр)
- •4.4. Автомат защиты от перенапряжения (азп)
- •5. Аэродромное питание постоянным током
- •6. Системы распределения электроэнергии постоянного тока
- •6. 1. Радиальные (разомкнутые) системы распределения электроэнергии постоянного тока
- •6. 2. Замкнутые (кольцевые) системы распределения
- •6.3. Монтажные и защитные устройства систем распределения электроэнергии
- •6.4. Требования к аппаратам защиты
- •6.5. Аппараты защиты, используемые на воздушных судах
- •6.6. Коммутационная аппаратура
- •6.6.1. Коммутационная аппаратура для ручного управления электрическими цепями
- •6.6.2. Электромагнитные реле и контакторы
- •6.7. Сигнальная и контрольно-измерительная аппаратура
- •В системе постоянного тока:
- •2. В системе однофазного переменного тока напряжением 115 в частотой 400 Гц:
- •3. В системе 3х фазного переменного тока напряжением 36 в частотой 400 Гц:
- •7. Преобразователи постоянного тока в переменный ток
- •7.1. Электромашинные преобразователи
- •7.2. Статические преобразователи
- •8. Энергоснабжение самолётов и вертолётов со смешанной системой электроснабжения
- •9. Энергоснабжение самолётов и вертолётов с системой электроснабжения трёхфазного пекременного тока
- •9.1. Бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока
- •9.2. Пускорегулирующая и защитная аппаратура 3х фазных генераторов переменного тока
- •9.2.1. Ппо (привод постоянных оборотов)
- •9.2.2. Устройства предотвращения включения генератора до выхода запускаемого двигателя на режим малого газа.
- •9.2.3. Блок регулирования напряжения
- •9.2.4. Блоки защиты и управления (бзу)
- •9.2.5. Блоки регулирования частоты (брч)
- •9.2.6. Дифференциальная токовая защита от коротких замыканий
- •9.3. Распределение электроэнергии трёхфазного переменного тока 200/115 в частотой 400 Гц.
- •9.4. Вторичные системы электроснабжения самолётов и вертолётов с энергетикой переменного тока 200/115 в частотой 400 Гц.
- •9.4.1. Вторичные системы переменного тока 36 в
- •9.4.2. Вторичные системы постоянного тока
- •9.4.3. Трансформаторы и трансформаторно-выпрямительные блоки
- •9.5. Контрольно-измерительные и сигнальные устройства
- •10. Электрифицированные системы управления самолётом
- •10.1. Электромеханизмы дистанционного управления
- •10.2. Электромеханизмы управления триммерами (на
- •10.3. Электромеханизмы управления загружателями и триммерным эффектом
- •10.4. Системы управления закрылками
- •10.4.1. Система управления закрылками самолёта Ан-2
- •10.4.2. Система управления закрылками самолёта Ан-24 (Ан-26)
- •10.4.3. Электрогидравлическая система управления закрылками тяжёлых магистральных самолётов га
- •5. Блок 6ц.254-4 - блок усиления и коммутации
- •10.5. Система управления предкрылками
- •10.6. Система управления стабилизатором
- •10.7. Система управления интерцепторами
- •10.8. Система управления уборкой и выпуском шасси
- •10.9. Сигнализация шасси
- •1. Работа сигнализации при уборке шасси.
- •2. Работа сигнализации при выпуске шасси.
- •10.10. Система управления поворотом колёс (колеса) передней стойки шасси
- •10.11. Система управления поворотом колёс передней стойки шасси самолётов Ту-204 (214) с использованием вращающихся трансформаторов
- •10.12. Система торможения колёс основных стоек шасси
- •10.13. Система торможения колёс современных магистральных самолётов 1 класса
- •11. Противообледенительные системы
- •11.1. Воздушно-тепловая пос самолётов Ту-154б:
- •11.2. Электротепловые противообледенительные системы
- •11.3. Обогрев стёкол кабины экипажа
- •11.4. Электроимпульсная противообледенительная система (эипос)
- •11.5. Сигнализаторы обледенения
- •11.5.1.Радиоизотопный сигнализатор обледенения рио-3
- •11.5.2. Сигнализаторы обледенения со-121вм
- •12. Системы запуска двигателей
- •12.1. Системы запуска поршневых двигателей
- •12.2. Системы электрического запуска поршневых двигателей
- •12.3. Системы запуска газотурбинных двигателей
- •12.4.Особенности электрического запуска гтд
- •12.5. Основные этапы запуска газотурбинных двигателей
- •13. Светотехническое оборудование воздушных судов
- •13.1. Внешнее светотехническое оборудование
- •13.2. Внутреннее светотехническое оборудование
3.2.Возбуждение генератора
Применяемые на самолётах и вертолётах гражданской авиации генераторы постоянного тока, в зависимости от способа питания обмотки возбуждения делятся на два вида:
- генераторы с параллельным (шунтовым) самовозбуждением;
- генераторы со смешанным возбуждением.
1. Генераторы с параллельным самовозбуждением (рис.3.9.) применяются на абсолютном большинстве самолётов и вертолётов с основной системой электроснабжения постоянного тока. Для таких генераторов не требуются дополнительные источники постоянного тока для питания обмотки возбуждения, то есть генератор сам себя возбуждает. Ток от плюсовой клеммы генератора поступает в сеть, а также – параллельно, через обмотку возбуждения, на корпус.
В генераторах с параллельным самовозбуждением достаточно просто реализуется стабилизация напряжения независимо от частоты вращения (режима работы двигателя) и тока нагрузки (мощности включенных потребителей).
Рис. 3.9. Схема генератора с параллельным самовозбуждением
ЭДС генератора:
Е = сФп, где:
с – коэффициент, являющийся для конкретного генератора постоянной величиной, зависящий от числа пар полюсов;;
Ф – магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения;
п – частота вращения ротора генератора (обороты в минуту)
Напряжение генератора
U = E – Ir = cФn – Ir
Напряжение генератора с самовозбуждением можно легко стабилизировать, воздействуя на ток возбуждения, то есть магнитный поток Ф.
2. 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.
4.1. Регуляторы напряжения
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.
Назначение обмотки температурной компенсации.
При работе регулятора напряжения по рабочей обмотке его электромагнита постоянно протекает электрический ток, что приводит к постепенному нагреву проводов обмотки и, как следствие, увеличению сопротивления обмотки. При увеличении сопротивления обмотки электромагнита будет происходить постепенное уменьшение тока в ней и уменьшение создаваемого обмоткой магнитного поля. При этом будет уменьшаться усилие, растягивающее угольный столб, что приведёт к увеличению сжатия угольного столба, увеличению тока возбуждения, а следовательно – к увеличению Е и напряжения генератора.
Чтобы этого избежать, соосно с рабочей обмоткой электромагнита выполняют обмотку температурной компенсации, которая запитывается от генератора, но включена встречно по отношению к рабочей обмотке. Таким образом растяжение угольного столба осуществляет магнитное поле, равное алгебраической сумме полей двух обмоток – рабочей и – температурной компенсации.
При нагреве проводов сопротивление возрастает у обеих обмоток, изменяется магнитное поле обеих обмоток, но суммарное магнитное поле остаётся постоянным.