Прерыватели постоянного тока.
Эти недостатки в основном устранены в биметаллических автоматах защиты. Биметаллические автоматы защиты являются автоматами с ручным включением и с автоматическим и ручным выключением. В основе их принципа действия лежит процесс деформации (изгиба) биметаллического элемента при его нагреве. По кинематической схеме механизма биметаллические автоматы делятся на : автоматы без свободного расцепления (АЗС) и автоматы со свободным расцеплением (АЗР).
Включающий механизм АЗС позволяет принудительно удерживать контакты во включенном состоянии до перегорания биметаллической пластины.
Автоматы защиты АЗР имеют механизм свободного расцепления, который не позволяет удерживать контакты в замкнутом состоянии до тех пор, пока биметаллическая пластина не охладится до определенной температуры.
Автоматы АЗС устанавливаются в цепях безопасных в пожарном отношении (вооружение, связь, органы управления, шасси и др.).
Основным преимуществом АЗР перед АЗС при отключении токов короткого замыкания является относительно высокая разрывная способность, которая обеспечивается двойным разрывом электрической дуги.
В настоящее время для защиты цепей постоянного тока выпускаются герметизированные автоматы защиты АЗСГ (АЗСГК), АЗРГ (АЗРГК), где Г - герметичность исполнения, К - аппарат предназначен для установки в кабинах с красным светом. Автоматы защиты, рассчитанные на токи 20-50 А дополнительно имеют электромагнитный расцепитель (механизм электромагнитной отсечки), предназначенный для защиты биметаллической пластины от токов КЗ и для повышения разрывной способности.
Коммутационная аппаратура служит для включения, выключения и переключения электрических цепей. В зависимости от способа приведения в действие, коммутационная аппаратура подразделяется на три группы:
аппаратура ручного управления (выключатели переключатели, кнопки);
аппаратура дистанционного управления ( контакторы и реле);
аппаратура программного управления (концевые выключатели).
Коммутационные аппараты в маломощных цепях постоянного тока до 30 В кнопки 5К
Контакторы: переключающие контакторы КП
Полупроводниковые прерыватели являются коммутаторы построенные на транзисторах .
Тенденции развития систем передачи и распределения электрической энергии на самолетах.
Анализ тенденции развития СЭС отечественных и зарубежных самолетов и вертолетов показывает, что основными типами СЭС на ЛА, кроме легкомоторной авиации, в ближайшем будущем по-прежнему останутся системы трёхфазного переменного тока 208/115 В, 400 Гц. Источниками электрической энергии в таких системах будут бесконтактные синхронные генераторы, объединенные в одной конструкции с гидромеханическими приводами постоянной частоты вращения. В отличие от используемых в настоящее время ИПГ новые привод-генераторы будут работать на топливе, используемом в двигателе ЛА. Последние достижения в области электромашиностроения и силовой полупроводниковой электроники делают перспективным создание электромашинных агрегатов для стабилизации частоты переменного тока, а также широкое применение систем ПСПЧ.
Дальнейшее развитие авиационных СЭС будет связано с ростом энергопотребностей борта, обусловленных:
возможной реализацией концепции самолёта с полностью электрифицированным оборудованием;
появлением гиперзвуковых и воздушно-космических ЛА с энергоёмким оборудованием (рулевыми приводами, мощными приводами топливных насосов и др.). В таких ЛА в зависимости от скорости полёта привод генераторов может обеспечиваться воздушной турбиной (при работе прямоточного воздушно-реактивного двигателя в диапазоне скоростей М = 6 ...10) или ВСУ (при работе ракетного двигателя в диапазоне скоростей М = 10 ...25);
разработкой новых видов оружия на других физических принципах действия.
Анализ состава потребителей электроэнергии будущих ЛА позволяет сделать вывод о том, что система электроснабжения должна обеспечивать следующие виды напряжения:
- постоянного тока 270 В для питания электроприводных устройств и системы запуска силовой установки;
- переменного тока 200/115 В частотой 400 Гц для питания большей части авиационного и радиоэлектронного оборудования;
- постоянного тока 27 В для энергообеспечения традиционных потребителей, которых целесообразно переводить на питание переменным током или постоянным током повышенного напряжения. При этом для части мощных потребителей (системы отопления, освещения, противообледенительные системы и т.п.) целесообразно использование напряжения переменного тока плавающей частоты.
Наиболее полно в системе 270 В нуждаются электромеханические приводы и электронные системы управления.
В качестве преимуществ СЭС постоянного тока повышенного напряжения над традиционными системами переменного тока отмечают:
- снижение общей массы СЭС на 25 %;
- снижение массы электронных устройств контроля и управления на 40 %;
- улучшение качества электроэнергии (в частности на переходных режимах);
- повышение КПД системы на 15 %;
- исключение перерывов в питании;
- отсутствие ограничений по частоте вращения генератора;
- простоту обеспечения параллельной работы генераторов;
- повышенный уровень безопасности экипажа и обслуживающего персонала.
В качестве альтернативы системе 270 В может рассматриваться система электроснабжения переменного тока плавающей частоты, при этом в качестве преимуществ отмечается возможность использования некондиционной электроэнергии для питания системы противообледенения, отопления, освещения, некоторых бытовых нагрузок и асинхронных электродвигателей для привода насосов.
Варианты структур СЭС перспективных ЛА показаны на рис. 8, а, б, в и г [3].
Предлагается применение СЭС перспективных ЛА высокочастотной (20 кГц) системы распределения с резонансными преобразователями. Среди преимуществ такой системы, разработанной, например, для космической станции Freedom, выделяют хорошую совместимость с характеристиками силовых полупроводниковых коммутационных аппаратов, высокий КПД, минимальную массу фильтров, трансформаторов и т.п.
Обеспечение заданной надежности и безопасности полёта с одновременным разрешением проблемы согласования характеристик источников и приемников электроэнергии перспективных самолетов требует, чтобы их СЭС выполнялись многоканальными с определенной избыточностью мощности, с независимым функционированием
каналов и наличием резервного канала достаточной мощности. При этом должны быть использованы:
структуры систем генерирования и первичных систем распределения электроэнергии, способных к гибкой реконфигурации;
цифровые системы управления СЭС с бортовыми микропроцессорами и мультиплексной передачей информации.
В результате такой реализации может быть создан отдельный класс многоканальных авиационных СЭС – адаптивных с цифровой системой управления, в которых эффективно осуществляются:
- функциональное изменение структуры при повреждении (отказах) её элементов путем направленного использования резервных элементов (источников энергии, фидеров);
Рис. 8. Варианты структур систем электроснабжения перспективных ЛА:
а – система ПСПЧ со звеном постоянного тока, б – система ПСПЧ с циклоконвертором, в – система ПСПЧ повышенного напряжения, г - система переменного тока нестабильной частоты
- защита её элементов без выдержки времени;
- управление качеством и распределением электроэнергии;
- встроенная система диагностирования, практически без запаздывания определяющая вид и место неисправности с точностью до элемента;
- контроль за наличием энергоресурсов.