Самолетные генераторы переменного тока

Все потребители электроэнергии на ВС можно разделить на четыре группы: безразличие к роду тока; требующие для своего питания переменный ток, но допускающие отклонения частоты в определенных пределах; требующие для своего питания переменный

ток стабильной частоты; постоянного тока.

Первые три группы потребителей по использованию электрической мощности являются основными. Если перевести на переменный ток и электропривод, который еще работает на постоянном токе, система переменного тока может удовлетворять около 95% потребителей мощности и только 5% мощности необходимо преобразовать в постоянный ток. С точки зрения упрощения системы электроснабжения, унификации электроустановок и получения возможности параллельной работы генераторов переменного тока наиболее целесообразной является система переменного тока стабильной частоты.

Сравнительно недавно для питания всех потребителей переменного тока использовались электромашинные преобразователи постоянного тока в переменный. Сейчас такие преобразователи в большинстве случаев, особенно на тяжелых самолетах и вертолетах, обслуживают только те потребители, которые требуют стабильной частоты и служат аварийными источниками. Питание же ряда мощных потребителей, безразличных к роду тока или требующих для своего питания переменный ток, допускающий изменение частоты, осуществляется от генераторов переменного тока нестабильной частоты.

Применение синхронных генераторов нестабильной частоты позволило за счет перевода ряда потребителей на питание от них

уменьшить устанавливаемую мощность генераторов постоян-ного тока, а следовательно, облегчить условия коммутации на высоте и улучшить их охлаждение. Кроме того, уменьшились мощность и количество преобразователей постоянного тока в переменный, имеющих низкий коэффициент полезного действия и относительно большую массу.

На ВС синхронные генераторы получают вращение от привода,

который обеспечивает постоянную частоту вращения ротора, что позволяет применять параллельную работу синхронных генераторов и повысить надежность работы таких систем.

Генератор - устройство, аппарат или машина вырабатывающие электрическую энергию.

По принципу действия авиационные генераторы не отличаются от аналогичных наземных генераторов, но обладают рядом особенностей: малый вес и габариты, большая плотность тока якоря, принудительное воздушное, испарительное или жидкостное охлаждение, высокая частота вращения ротора, применение высококачественных конструкционных материалов. В качестве источников постоянного тока обычно применяют бесконтактные синхронные генераторы и бесколлекторные генераторы различных типов и синхронные генераторы переменного тока. Генераторы устанавливаются на двигателях и вспомогательных силовых установках (ВСУ), при этом частота вращения турбовинтовых двигателей самолётов и вертолётов стабилизирована изменением шага винта, а вот на турбореактивных двигателях частота вращения ротора может меняться в широких пределах и при жёстком механическом приводе на генератор переменного тока частота также существенно изменяется, что часто недопустимо по ТУ потребителей.

Поэтому электрические сети строят по разным принципиальным схемам. Построение сети зависит от назначения ЛА, его конструктивных особенностей и применяемого оборудования. Например, на самолёте Ту-134 в качестве основных источников электроэнергии применяются генераторы постоянного тока на двигателях, а для питания переменным током стабильной частоты 208/115 вольт 400 гц применяются электромашинные преобразователи.

Применение на летательных аппаратах переменного тока вместо постоянного дает возможность повысить напряжение в системе электроснабжения до 200-400 В и тем самым снизить передаваемые токи, а следовательно, и массу бортовой сети; применить безколлекторные генераторы и электродвигатели, которые более надежны, чем коллекторные машины; получить постоянный ток с помощью трансформаторно-выпрямительных блоков, имеющих высокий КПД. Поэтому на современных самолетах применение переменного тока вместо постоянного, находит широкое распространение.

Однако применение только переменного тока на самолетах связано с рядом трудностей:

· для многих потребителей требуется ток стабильной частоты

· поскольку скорость вращения авиадвигателя переменная, то для получения стабильной частоты генератора требуется редуктор с плавно изменяющимся передаточным отношением

· сложность осуществления параллельной работы генераторов переменного тока

· малые пусковые моменты электродвигателей переменного тока

· сложность регулирования скорости вращения мощных электродвигателей переменного тока

Генераторы переменного тока. Основными типами являются генераторы СГ, СГК, СГО, СГС, ГТ и ГО. Буквы в условных обозначениях расшифровываются следующим образом:

Цифры обозначают номинальную мощность генератора.

Синхронные генераторы имеют закрытое исполнение, фланцевое крепление и охлаждаются воздухом, продуваемым через полость генератора. Частота тока жестко связана со скоростью вращения. Поэтому в системах переменного тока стабильной частоты применяются специальные приводы постоянной частоты вращения, в качестве которых используются гидравлические, дифференциальные, гидромеханические, воздушно-турбинные, турбомеханические и электромашинные приводы.

Генераторы переменного тока бывают контактные и бесконтактные. В последнее время все более широкое распространение начинают находить бесконтактные безщеточные генераторы (ГТ-30П46, ГТ-30П48, ГТ-40П48, ГТ-60П48, ГТ-120ПЧ6, СГК-11/1,5 КИС, СГК-30/1,5).

Стабилизация напряжения генераторов переменного тока независимо от частоты вращения и величины нагрузки осуществляется так же, как и у генераторов постоянного тока, путем изменения тока возбуждения. Для регулирования напряжения синхронных генераторов используются угольные, транзисторные, тиристорные регуляторы и регуляторы на магнитных усилителях..

Для защиты сети от перенапряжения применяют автоматы защиты сети переменного тока АЗП1-3СД (для трехфазного), АЗП1-1СД, АЗП1-1СДТ (для однофазного).

В системах защиты по частоте в качестве чувствительных элементов используются резонансные контуры или дроссели насыщения, реагирующие на частоту и управляющие работой генераторов с помощью мостовой схемы или магнитного усилителя.

Включение синхронного генератора в сеть производится автоматически с помощью синхронизатора, состоящего из выпрямительного моста, конденсатора и ряда реле. Схема подключает генератор к сети, когда выполняются все перечисленные выше условия.

После включения генераторов на параллельную работу необходимо обеспечить автоматическое распределение между ними активных и реактивных мощностей (нагрузок).

Активной называется мощность, которая отбирается генераторами от привода и преобразуется в потребителях электрической энергии. Равномерное распределение активных мощностей достигается воздействием на привод через регуляторы скорости вращения.

Реактивной называется мощность, которая в течение одного полупериода отдается генератором в сеть, накапливается в магнитных полях индуктивных катушек (или емкостях), а в течение другого полупериода возвращается в генератор. Среднее значение мощности за период оказывается равным нулю. Равномерное распределение реактивных мощностей между генераторами достигается воздействием на возбуждение параллельно работающих генераторов через регуляторы напряжения. Для уравнивания токов возбуждения параллельно работающих генераторов в регуляторах напряжения имеются корректирующие обмотки.

Комбинированные устройства. В последнее время находят все большее применение комбинированные устройства, обеспечивающие включение генераторов в сеть, регулирование их напряжения, защиту от коротких замыканий и обрывов в цепи генератора, а также сигнализацию отключения генератора от бортсети. К ним относятся коробки типа КВР-1М, КВР-3-2Ф, КВР-11. Кроме гого, в системе защиты и регулирования напряжения генераторов переменного гока применяются программные механизмы (ПМК-14, ПМК-1113А), предназначенные для автоматического отключения генераторов от сети при коротких замыканиях внутри генераторов и на участках сети.

Особенности параллельной работы генераторов переменного тока. По сравнению с параллельной работой генераторов постоянного тока параллельная работа синхронных генераторов имеет ряд особенностей: при включении генератора переменного тока порядок следования фаз и ЭДС генератора должны соответствовать порядку следования фаз сети; ЭДС и частота по величине должны быть примерно равны напряжению и частоте сети; фазы ЭДС должны совпадать с фазой напряжения сети.