- •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
2.1.2. Конструкция, принцип действия щелочных аккумуляторов
В гражданской авиации России и других государств используются никель-кадмиевые аккумуляторы, которые конструктивно и по своим электрическим характеристикам подобны друг другу.
В качестве активного вещества положительных электродов в никель-кадмиевых аккумуляторах используется гидрат окиси никеля, отрицательных электродов – губчатый кадмий. Электролитом является водный раствор едкого кали (КОН).
Электрохимические процессы, происходящие при разряде и заряде аккумулятора описываются выражением:
разряд
2 Ni(OH) 2 + KOH + Cd 2Ni(OH) 2 + KOH + Cd(OH) 2
заряд
В отличие от кислотных аккумуляторов в щелочных аккумуляторах плотность электролита при заряде и разряде аккумулятора почти не изменяется. При эксплуатации плотность электролита выбирают в зависимости от температуры, при которой предполагается использование аккумулятора.
ЭДС аккумулятора (одного элемента) составляет 1,36 В и не зависит от температуры и плотности электролита. Для получения напряжения аккумуляторной батареи 24÷25 В используется батарея из двадцати последовательно включенных аккумуляторов (элементов). Ёмкость никель-кадмиевого аккумулятора мало зависит от величины тока разряда.
Конструктивно самолётная щелочная батарея аккумуляторов состоит из двадцати отдельных аккумуляторов (элементов) НКБН-25 (рис.2.2.1.), каждый из которых имеет индивидуальный корпус из полихлорвинила
Рис.2.2. Щелочной аккумулятор (элемент) НКБН-25
1 – корпус ; 2 – блок пластин (электродов); 3 – крышка; 4 – мостик;
5 – борн (полюсной штырь); 6 – гайка; 7 – уплотнительное кольцо;
8 – пробка; 9 – шайба; 10 – экран.
(или полиамидной смолы). В каждом элементе расположены блоки из 15 положительных и 14 отрицательных электродов (пластин), которые отделены друг от друга сепаратором, выполненным из одного слоя капрона и одного слоя щёлочестойкой бумаги. В верхней части каждого элемента расположены два борна (полюсных штыря с резьбой в верхней части), а также резьбовое отверстие для заливки электролита. Положительный борн маркируется знаком + (см. рис.2.2.3). Отверстие после заливки электролита глушится пробкой, которая не даёт выливаться электролиту при любом положении самолёта, а также обеспечивает сообщение полости аккумулятора с воздушной средой.
Рис.2.3. Общий вид щелочной батареи 20НКБН-25
1 – ручка затвора; 2 – ручка для переноски; 3 –замок; 4 – корпус; 5 и 14 – соединительные шины (накладки); 6 и 9 – прокладки; 7- шайба; 8 – гайка;
10 – крышка; 11 – окна; 12 – изоляционный уголок; 13 – аккумулятор НКБН-25;
15 – стержень крепления.
Элементы размещаются в общем стальном корпусе в 2 ряда (рис.2.2.3). Ряды отделены друг от друга изолирующей прокладкой 4. Аккумуляторы НКБН-25 отделены друг от друга и от корпуса батареи с помощью прокладок, которые помимо изоляции обеспечивают плотное размещение элементов в корпусе батареи. Для последовательного соединения элементов между собой предусмотрены шины 3 и 7 в виде накладок, которые надеваются на положительный и отрицательный полюса соответствующих элементов и крепятся с помощью гаек.
Для контроля уровня электролита на боковых стенках корпуса предусмотрены смотровые окна.
Сверху корпус закрывается пластмассовой крышкой 10 (рис.2.2.2.), которая закрывается защёлкивающимися (патефонными) замками 3.
Для изоляции корпуса батареи от металлической конструкции самолёта к основанию с двух сторон прикреплены изоляционные уголки.
Рис. 2.4. Вид на аккумуляторную батарею 20ЕКБН-25 сверху.
1 – розетка штепсельного разъёма; 2 – корпус; 3 – соединительная шина (накладка); 4 – прокладка; 5 – гайка; 6 – прокладка задняя; 7 – шина;
8 – аккумулятор (элемент) НКБН-25; 9 – вывод.
Для подсоединения батареи к бортовой сети на задней стенке корпуса расположен штепсельный разъём РША-1.
Основные данные аккумуляторной батареи 20НКБН-25:
- ЭДС………………………………………….…….25÷26 В
- напряжение при токе нагрузки 80÷100 А не менее 24 В
- максимальный разрядный ток……………………….650 А
- ёмкость при токе разряда 10 А………………………..25 Ач
- время разряда при токе 50 А…………………………..22 мин
- время разряда при токе 100 А…………………………11 мин
- масса…………………………………………………….24 кг
- отдача по ёмкости……………………………………...80÷85 %
- отдача по энергии………………………………………65÷70 %
Вместо отечественных аккумуляторных батарей 20НКБН-25 на самолётах и вертолётах гражданской авиации разрешается комплектная установка французских аккумуляторных батарей аккумуляторных батарей 26108 фирмы SAFT и 20FR25Н1С-R VARTA, которые полностью взаимозаменяемы с аккумуляторными батареями 20НКБН-25.
Данные аккумуляторные батареи состоят из двадцати никель-кадмиевых элементов (аккумуляторов) типа VHP 260 KH-3. Каждый элемент имеет индивидуальный корпус из полиамидной пластмассы. Все элементы размещаются в общем корпусе из нержавеющей стали, полностью идентичном корпусу аккумуляторной батареи 20НКБН-25. Электролит – раствор едкого калия (КОН) с относительной плотностью 1,30. Аккумуляторные батареи могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды от -40С до +71С.
Номинальное напряжение при токе 90 – 100А составляет 24В. При температуре воздуха ниже -5С при проверке аккумуляторной батареи допускается напряжение;
22,5 В – для аккумуляторных батарей SAFT :
23 В – для аккумуляторных батарей VARTA.
Достоинства щелочных аккумуляторных батарей:
Щелочные аккумуляторы в сравнении с кислотными имеют следующие преимущества:
- меньше масса (примерно на 45 кг);
- больше удельная мощность;
- не боятся ударов;
- не боятся вибрации;
- не боятся коротких замыканий во внешней цепи;
- не боятся недозарядов и глубоких разрядов;
- хранятся в разряженном состоянии;
- имеют больший срок службы;
- проще в эксплуатации.
Щелочные аккумуляторы имеют и недостатки, из которых самый существенный - явление “теплового разгона”. “Тепловой разгон” возможен только в конце заряда щелочного аккумулятора от мощного источника постоянного тока. Он проявляется в виде резкого роста тока заряда с одновременным ростом температуры электролита.
Тепловой разгон возможен при наличии одновременно трех факторов:
- заряд аккумулятора от источника постоянного тока значительно более мощного, чем аккумуляторная батарея;
- заниженный уровень электролита (значительная поверхность электродов и сепаратора находятся над поверхностью электролита);
- в сепараторе над поверхностью электролита есть повреждения, через которые могут проникать газы, образующиеся при заряде аккумулятора.
Сущность явления теплового разгона
Если до включения выпрямительных устройств аккумуляторные батареи были использованы для запуска ВСУ, то при начале их заряда величина зарядного тока может превысить 100 А. Но величина зарядного тока очень быстро уменьшается и через 1,01,5 часа не превышает 510 А. Под конец заряда аккумулятора начинается электролиз воды, в которой растворена щелочь, на кислород и водород. Газообразный кислород образуется возле положительных электродов, а водород - возле отрицательных. Если уровень электролита нормальный, то образующиеся газы поднимаются из электролита не взаимодействуя с электродами (см. рис. 4.3(1) и удаляются через отверстия в пробках. Если уровень электролита занижен и в сепараторе над электролитом есть повреждения, то через поврежденные места начинается встречное движение газов. Кислород движется к кадмиевому, отрицательному электроду. Водород - к положительному, из гидрата окиси никеля (см. рис. 2.3.
Водород никаких вредных воздействий на электрод не оказывает и удаляется из аккумулятора через отверстие в пробке. Кислород вызывает сильное окисление кадмия, что сопровождается значительным выделением тепла. При этом нагревается отрицательный электрод, а от него нагревается электролит, что приводит к уменьшению его электрического сопротивления, а следовательно к увеличению тока заряда уже заряженного аккумулятора, т.е. ускорению реакции электролиза воды. В результате увеличивается количество газообразного кислорода, образующегося
+
-
+
-
(1) (2)
Н2 О2
Рис. 2.5. Схема движения газов в аккумуляторе при нормальном заряде (1) и при тепловом разгоне (2).
возле положительного электрода и, как следствие, проходящего через поврежденный сепаратор к отрицательному кадмиевому электроду. Происходит лавинообразный рост зарядного тока и температуры. Если образующиеся газы не будут успевать выходить через предохранительный клапан в пробке, возможен взрыв.
Меры по предотвращению теплового разгона
Для предотвращения теплового разгона проводятся следующие мероприятия:
1. Наземный авиационно-технический персонал АТБ должен контролировать внешний вид батареи, уровень электролита и, при необходимости, восстанавливать его, доливая дистиллированную воду.
2. Экипаж должен каждые 3050 мин контролировать ток заряда аккумуляторов и напряжение. Ток заряда не должен превышать 25 А, напряжение должно быть не менее 24 В (напряжение контролируют, предварительно отключив аккумулятор).
3. На новейших отечественных и зарубежных самолётах предусмотрен автоматизированный контроль температуры электролита в аккумуляторах. Если температура выходит за допустимые пределы, срабатывает соответствующая сигнализация.
Внимание. Если при проверке в полёте ток заряда или напряжение выходят за указанные пределы, неисправный аккумулятор необходимо выключить. В данном полете его можно использовать только как источник электроэнергии в аварийной ситуации, то есть при отказе всех генераторов.