- •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
3.1. Принцип действия генератора
Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции, согласно которого при движении проводника в магнитном поле при пересечении проводником магнитных силовых линий в проводнике индуцируется ЭДС, пропорциональная величине электромагнитной индукции, скорости движения проводника, длине проводника в магнитном поле:
Е=BlV × sinά, где ά – угол между направлением движения проводника и направлением магнитных силовых линий. Таким образом, максимальное значение ЭДС получается, когда угол ά = 90°, то есть движение происходит под прямым углом.
При ά = 0° проводник скользит вдоль магнитных силовых линий и ЭДС при этом не индуцируется. Направление тока в проводнике при замкнутой цепи можно определить по правилу правой руки: Если правую руку поместить между полюсами магнита так, чтобы силовые линии входили в ладонь, а отведённый в сторону большой палец совпадал с направлением движения проводника, то остальные пальцы покажут направление тока.
Рассмотрим процессы, происходящие в проводнике в виде рамки, вращающейся принудительно в поле постоянного магнита (рис.3.1. и 3.2.).
Если рамка изначально располагается в горизонтальной плоскости, угол между силовыми линиями и направлением движения проводников рамки ά = 0°, соответственно и ЭДС = 0. По мере поворота рамки появляется составляющая вектора движения проводников, перпендикулярная по отношению к магнитным силовым линиям.
Рис.3.1. Вращение рамки в поле постоянного магнита.
Появляется и ЭДС, которая по мере поворота рамки растёт по закону синусоиды, так как по закону синуса возрастает составляющая движения проводников, перпендикулярная к магнитным силовым линиям. При повороте рамки на угол 90° угол между направлением движения и магнитными силовыми линиями составляет 90°. При этом ЭДС достигает максимального значения. При дальнейшем повороте рамки составляющая вектора движения проводников, пераендику-
Рис. 3.2. Изменение направления движения ветвей рамки при её вращении
лярная по отношению к магнитным силовым линиям снова начинает убывать, уменьшается значение sinά , что приводит к уменьшению ЭДС. При ά =180° sinά = 0. Таким образом при повороте рамки на угол от 0° до 180° ЭДС сначала растёт, достигая максимума при угле 90°, а затем уменьшается до нуля.
Затем процесс повторяется. Но ввиду того, что составляющая вектора движения, перпендикулярная к магнитным силовым линиям, направлена в противоположную сторону, скорость теперь имеет знак « - » (минус). График изменения ЭДС в зависимости от угла поворота рамки представляет собой синусоиду (рис.3.3,).
Таким образом на выходе устройства получен переменный ток, частота которого прямо пропорциональна частоте вращения рамки.
Для получения постоянного тока необходимо использовать устройство, переключающее проводники рамки при достижении нулевого значения ЭДС.
Рис. 3.3. Зависимость E от угла поворота рамки.
Такое устройство в генераторах и электродвигателях постоянного тока получило название коллектор. Для рамки простейшим коллектором являются два полукольца 3, которые соединены с концами проводников рамки (рис.3.4.).С полукольцами контактируют щётки 4, которые с определённым усилием прижимаются к поверхности полуколец (поверхности коллектора), образуя скользящий контакт. Щётки, в свою очередь, соединены с внешней электрической цепью.
Рис. 3.4. Принцип построения генератора постоянного тока
Как было рассмотрено ранее, при нахождении рамки в горизонтальной плоскости ЭДС равна нулю. При вращении рамки ЭДС начинает расти и достигает максимума при повороте на угол 90°, после чего начинает убывать и при повороте на угол 180° становится равной нулю.
При этом рамка занимает такое же положение, как в начальный момент времени. Разница только в том, что ветви рамки поменялись местами. Поэтому при продолжении вращения рамки ЭДС снова начнёт расти, что обеспечивает коммутация с помощью коллектора. При этом график зависимости ЭДС от угла поворота будет состоять только из положительных полуволн. Таким образом из переменного тока получен пульсирующий.
Рис. 3.5. Зависимость Е от угла поворота рамки при использовании двух полуколец
Если взять две рамки, расположенных по отношению друг к другу под углом 90°, а коллектор представить в виде кольца, разрезанного на четыре части, то график зависимости ЭДС от угла поворота рамки будет выглядеть, как огибающая для двух одинаковых графиков, построенных для одной рамки (рис.3.5), со сдвигом 90°. Таким образом, зависимость ЭДС от угла поворота будет выглядеть, как относительно небольшая пульсация относительно среднего уровня.
Рис. 3.6. Зависимость Е от угла поворота при использовании двух рамок, расположенных под углом 90° друг к другу
Увеличивая количество рамок (количество витков якорной обмотки генератора) и количество контактных элементов коллектора, можно получить практически постоянное значение ЭДС.
Реальный генератор состоит укрупнено из трёх функциональных узлов:
- статор;
- ротор (якорь);
- коллекторно-щёточный узел.
Статор (рис.3.7.) представляет собой неподвижную часть генератора с выполненными в нём катушками обмотки возбуждения, полюсами и щёткодержателем. С торцевой части статора находится подшипниковый щит. На одной из торцевых частей для подвода охлаждающего воздуха крепится патрубок, соединённый со специальным воздухозаборником на мотогондоле. С противоположной стороны нагретый воздух выходит через жалюзи.
Рис.3.7. Устройство генератора постоянного тока
1 – коллектор; 2 – щётки; 3 сердечник якоря; 4 – главный полюс; 5 – катушка обмотки возбуждения; 6 – корпус; 7 –подшипниковый щит; 8 вентилятор; 9 – обмотка якоря.
Якорь (ротор) находится внутри статора. Его вал вращается на шарикоподшипниках. На якоре выполнена рабочая обмотка генератора, в витках которой аналогично рассмотренному индуцируется ЭДС. Для снятия электроэнергии на валу якоря установлен коллектор (1), который выполняют в виде цилиндра с расположенными на нём пластинами из твёрдотянутой меди. На противоположном конце вала расположена крыльчатка вентилятора (8), благодаря которой обеспечивается принудительное охлаждение генератора на земле, при неподвижном самолёте.
Коллекторно-щёточный узел включает в себя коллектор и щёткодержатель с расположенными в нём щётками (2). Щётки (рис.3.8) изготавливают из материалов, содержащих углерод, обеспечивающих низкое электрическое сопротивление и высокую износостойкость. Щётки свободно перемещаются внутри щёткодержателей и с помощью тарированных пружин с заданным усилием прижимаются к поверхности коллектора. Коллекторно-щёточный узел является слабым местом генератора постоянного тока. В процессе эксплуатации необходим контроль высоты щёток и состояния коллектора с целью определения степени их износа. При повышенной
Рис.3.8. Щётки малой (а) и большой (б) мощности.
степени износа щёток возможно их зависание, что может привести в полёте к отказу генератора.
Наличие коллекторно-щёточного узла является основным недостатком генераторов постоянного тока. При передаче через скользящий контакт большой мощности происходит интенсивное искрение и выгорание как щёток, так и коллектора. В мировой практике для самолётных генераторов постоянного тока принято ограничение по мощности 18 кВт.