Генераторы постоянного тока (стартер-генераторы)

Электроснабжения

Самолетные системы электроснабжения состоят из первичных (основных) и вторичных (вспомогательных) систем. Первичные энергосистемы получают электроэнергию от первичных источников постоянного или переменного тока, вторичные — в результате преобразования первичной энергии (по роду тока и напряжению) с помощью электромашинных или статических преобразователей.

Классификация сетей по назначению. В зависимости от назначения отдельных участков сеть подразделяют на распределительную и питательную. Часть сети, по которой электроэнергия передается от ее источников к центральным распределительным устройствам и от них к распределительным устройствам, называют распределительной (магистральной), а по которой поступает питание РУ непосредственно к потребителям, — питательной.

Классификация сетей по электрическим параметрам, т. е. классификация по роду тока и значению напряжения бортовой сети.

Сети постоянного тока напряжением 27 В и трехфазного переменного тока напряжением 208/120 В стабильной частотой 400 Гц получили преимущественное распространение в первичных энергосистемах. Во вторичных энергосистемах применяют в основном

сети трехфазного, однофазного переменного тока напряжением 36 к 115 В, а также постоянного тока низкого напряжения 27 В.

Классификация сетей по способу и числу проводов передачи

электроэнергии. Основными являются схемы переменного трехфазного тока и постоянного тока с использованием корпуса самолета в качестве нулевого или минусового провода. Возможны и такие схемы передачи электроэнергии, как одно, двухпроводные, смешанные для постоянного и переменного однофазного тока, двух-трех и четырех проводные для переменного трехфазного тока.

При однопроводной передаче к каждому источнику и потребителю подводится лишь плюсовый провод. Она позволяет уменьшить массу проводов примерно на 40% (недостаток — большая вероятность коротких замыканий).

В двухпроводной передаче к каждому потребителю подводят прямой и обратный провода. Такая передача применяется редко из-за увеличения массы проводов. В некоторых случаях применяют смешанные передачи, когда сеть в основном выполнена однопроводной, и только на отдельных участках ее, где невозможно обеспечить надежный контакт минусового провода с корпусом, прокладывают два провода. Трехпроводная передача с заземленной силовой нейтралью находит основное применение в энергосистемах трехфазного переменного тока. Четырехпроводную схему передачи

с нулевым проводом используют редко, так как экономичнее в качестве нулевого провода использовать корпус.

Классификация сетей по системе распределения электрической

энергии. Применяют следующие схемы распределения электрической энергии: централизованную, смешанную, децентрализованную, раздельную (автономную). Первые три системы предусматривают параллельное включение источников энергии.

Централизованная система характеризуется тем, что в ней всяэнергия от источников питания подается к одному ЦРУ, а затем от его шин распределяется между отдельными потребителями.

Смешанная система распределения позволяет сократить массу сети предыдущей системы. Для этого всю энергию от источников питания подают к ЦРУ, расположенному поблизости от силовых

потребителей, получающих энергию непосредственно от него

Остальную энергию от шин ЦРУ распределяют по групповым РУ, распределительным коробкам (РК), электрощиткам (ЭЩ) и панелям управления, обеспечивающим питание и управление отдельных потребителей.

Децентрализованная система распределения характеризуется тем, что энергию от источников электроэнергии подводят не к одному ЦРУ, а к шинам нескольких ЦРУ, расположенным рядом с генераторами. От каждого ЦРУ энергия поступает к ближайшим

потребителям непосредственно или через РУ, расположенным в кабинах экипажа, или в местах группового расположения потребителей. Децентрализованную систему используют широко.

В раздельной системе распределения каждый источник энергии подключают на отдельную сеть, к которой присоединяют группу потребителей. Ее применяют, когда невозможна параллельная работа источников энергии.

Максимальной надежности и живучести системы электроснабжения достигают кольцеванием питания ЦРУ наиболее ответственных РУ и потребителей и многоканальной передачей электроэнергии, т. е. такой, при которой на наиболее важных участках передачу выполняют не по одному проводу, а по двум и более параллельным проводам.

Требования, предъявляемые к электросетям. Помимо общих технических требований к авиационному электрооборудованию, к электросетям предъявляют ряд дополнительных:

обеспечение надежного снабжения электроэнергией потребителей;

обеспечение защиты радиооборудования и магнитных приборов

от помех, возникающих при работе агрегатов электрооборудования или вызванных электростатическими зарядами;

обеспечение высокого качества электроэнергии, получаемой

Электропровода. Для ВС они отличаются повышенными электрическими и механическими свойствами и стойкостью к действию топлива и масла. Провода подразделяют на низко и высоковольтные. К низковольтным относятся медные луженые многожильные бортовые провода БПВЛ с 5,.еч = 0,35ч-95 мм2 с виниловой изоляцией в лакированной оплетке из хлопчатобумажной пряжи (БП — хлопчатобумажная пряжа, В — винипласт, Л — лаковое покрытие) и типа ПБТЛ (Т — термостойкий, оплетка провода пропитана специальным антисептическим составом, позволяющим использовать провод в тропических условиях). Широко применяют провода типа ПТЛ с 5сеч = 0,35ч-70 мм2 с теплостойкой изоляцией из фторопласта и в оплетке из стекловолокна, пропитанного кремнийорганическим лаком, допускающим нагрев до 200—250 °С.

Помимо теплостойкости, немаловажным свойством для авиационных проводов является механическая прочность и эластичность изоляции. Таким проводом является провод типа БИН (бортовой, износоустойчивый, нагревостойкий), имеющий несколько слоев изоляции и оплеток из фторопласта и стеклоткани со специальной лакировкой поверхности провода и термообработкой.

Кроме медных проводов, находят применение и алюминиевые типов БПВЛА с S,.(.4 = 35ч-95 мм2 и ПТЛА. Они в 3 раза легче медных, однако большое электрическое сопротивление и потеря механической прочности при нагреве ограничивают широкое их использование. Поэтому их применяют в основном для прокладки распределительных сетей, имеющих большое сечение,

К высоковольтным проводам относятся ПВЛ (П — провод, В — высоковольтный, Л — лакированный), ПВСТУ (С — в оплетке из стекловолокнистой пряжи с изоляцией из фторопласта, Т — термостойкий, У — усиленный). Высоковольтные провода выпускаются с 5Сеч=1,3 мм2. Их применяют для монтажа сетей высокого напряжения, например для высоковольтных сетей системы зажигания и радиотехнических устройств. В цепях, создающих сильные радиопомехи, используют те же типы проводов, но с металлической оплеткой — экранировкой (к марке добавляется буква Э (экранированный).

Провода монтажные с пленочной изоляцией и повышенной

теплостойкостью типа ТМ-250 имеют с 5Сеч = 0,35ч-6 мм2. У них токопроводящая жила из медных проволок, луженных оловом, изоляция из пленки фторопласта. Провода предназначены для работы при температуре от —60 до +250 °С и рабочем напряжении до 250 В.

Провода МОГ (монтажные, особо гибкие) имеют токонесущую жилу из медной проволоки с 5064 = 0,3 и 0,5 мм2 и изоляцию из шелковой лакоткани в обмотке, закрытой оплеткой из капрона.

Провода служат для передачи электрической энергии от неподвижных частей к возвратно-поступательным и поворотным частям блоков аппаратуры при работе в диапазоне температур от —60 до +60 °С. Токопроводящая медная жила обмотана хлопчатобумажной пряжей и четырьмя слоями лент из шелковой лакоткани, поверх которых накладывается обмотка из капрона, подклеенная клеем БФ-2 к оплетке.

Провода монтажные с волокнистой и полихлорвиниловой изоляцией для монтажа в приборах и электроустройствах предназначены для работы при температуре от —50 до +70°С.

Совершенствовать монтажные провода стремятся улучшением качества их изоляции. Она должна быть легкой, тонкой, устойчивой к внешним воздействиям, гибкой и вместе с тем упругой, что позволяет ограничить резкие изгибы жилы. Большое значение придают износоустойчивости и негорючести. Этим требованиям удовлетворяют новые бортовые провода марок БИН, БИФ. Они рассчитаны на диапазон температур 0—250 °С, их с 5сеч = 0,24-2,5 мм2.

Для трехфазного тока выпускают трехжильные кабели, у которых три изолированных провода имеют общую изоляцию.

Провод БПДО с 5Сеч = 0,2ч-70 мм2 с двухслойной изоляцией, облегченный, с медной жилой. Провод БПДОЭ с 5сеч = 0,2ч-1,5; 2; 4; 6; 10; 16 мм2 экранированный. Провод БПДОА с 5сеч = 35; 95 мм2 не с медной жилой, а с алюминиевой. Эти провода рассчитаны на рабочую температуру от —60 до + 150°С. Провода БПДО легче и качественнее. Они заменяют провода БПВЛ. На самолете Як-42 замена проводов БПВЛ на БПДО дала уменьшение массы почти на 300 кг.

Провода ПТЛ-200 и ПТЛЭ-200 сечениями 10; 16 мм2 теплостойкие, с медной луженой жилой, изоляцией из фторопласта,в лакированной защитной оболочке из стекловолокна (Э — экранированный). Они рассчитаны на рабочую температуру от —60 до + 200 °С.

Провод БПГРЛ с 5Сс-ч = 0,35ч-1,0 мм2 изгибоустойчивый, бортовой авиационный провод с изоляцией из кремнийорганической резины в защитной лакированной оплетке. Рассчитан на рабочую температуру от —60 до + 105°С.

Провод ПВТФ-2 с 5,;еч = 0,5; 1,5 мм2 высоковольтный теплостойкий, с фторопластовой изоляцией. Рассчитан на рабочую температуру от —60 до +200 °С.

Аппаратура защиты. Система защиты электросети должна автоматически отключать только те ее участки, на которых ток увеличился сверх допустимого значения. Для этого защита должна иметь:

селективность (избирательность), т. е. способность отключить только поврежденный участок так, чтобы остальные работали нормально;

быстродействие — минимальное время между возникновением аварийного режима и срабатыванием защиты. Чем меньше время, тем меньше воздействие недопустимых по значению токов и меньше их разрушительное действие. На короткое замыкание защита должна реагировать немедленно, на перегрузку — с некоторой задержкой времени; инерционность, под которой подразумевается ее свойство не реагировать на кратковременные допустимые перегрузки (например, при пуске электродвигателей); высокую чувствительность — способность реагировать на аварийные режимы в начале их возникновения и в то же время не реагировать на случайные отклонения параметров сети;

надежность, которая определяется надежностью самого аппарата и сети.

Токовая защита. Различают два вида токовой защиты сети:

максимально токовую и дифференциально токовую.

Максимально токовая защита реагирует на абсолютное значение тока. Она отключает цепь при прохождении по ней тока, превышающего максимально допустимое значение. Осуществляется такая защита тепловыми аппаратами: предохранителями — стеклянный плавкий предохранитель (СП), тугоплавкий предохранитель (ТП), инерционно-плавкий предохранитель (ИП) и биметаллическими автоматами защиты (АЗй, АЗС и АЗФ). Их свойства отражает ампер-секундная характеристика аппарата — зависимость времени срабатывания аппарата защиты от значения тока перегрузки. Критическим током аппарата защиты называют наименьший ток, при котором срабатывает аппарат защиты. Номинальный ток аппарата защиты (0,8ч-0,5)/кр≫т указывают в его паспорте. Такая зависимость токов взята для предотвращения ложного срабатывания защиты при изменении условий окружающей среды или разбросе параметров аппаратов.

Тепловой характеристикой потребителя называют зависимость времени нагрева потребителя до предельно допустимой температуры от тока, протекающего по нему. В идеальном случае амперсекундная характеристика аппарата защиты должна совпадать с тепловой характеристикой потребителя или проходить несколько ниже ее.

Предохранители СП выпускают в закрытом исполнении.

Они рассчитаны на номинальные токи 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 40 А. На токи до 3 А плавкий элемент изготовляют из калиброванной медной проволоки, на токи 5 — 10 А — из серебряной проволоки, на токи 15 — 40 А — из цинковых пластин.

Предохранители ТП изготовляют на номинальные токи 200, 300,400, 600 и 900 А. Выпускают их в закрытом исполнении. Чувствительный элемент изготовляют в виде штампованной медной полосы с ослабленным сечением и асбоцементным покрытием. Газы, выделяющиеся из асбоцемента, способствуют улучшению гашения дуги, возникающей при срабатывании предохранителя. Предохранители ТП малоинерционны.

Предохранители ИП рассчитаны на номинальные токи 5, 10, 15, 20, 30, 35, 50, 75, 100, 150 и 240 А. Выпускают их в закрытом исполнении. В таких предохранителях плавкий элемент состоит из двух частей: латунной полоски и припоя. При больших перегрузках и токах короткого замыкания перегорает латунная полоска. При небольших, но длительных перегрузках температура нагревательного элемента повышается и тепло передается медной пластинке, выполняющей роль инерционного элемента. По достижении определенной температуры припой, удерживающий скобу, размягчается, скоба оттягивается пружиной и цепь разрывается. Предохранители ИП, имея значительную выдержку (при 2 /ном в течение 1,3—2,3 мин, при 7 /ном от 2 до 10 с), защищают цепи потребителей с большим пусковым током — главным образом электродвигателей, у которых /пуск = (З-т-8)/ном.

Малогабаритные предохранители выпускают с визуальным наблюдением его исправности. При срабатывании такого предохранителя из его корпуса под действием пружины выскакивает кнопка.

Малогабаритные малоинерционные предохранители: ПМ-0,5; -1; -2; -7,5; -10; -15; -20; -25; -30; -40; -50; -75; -100; -125; -150. Ток перегорания предохранителя типа ПМ составляет 1,21—1,37 от номинального.

Малогабаритные инерционно-плавкие предохранители: ПИ-2, -5,-10, -20, -30, -40, -50, -75, -100, -150, -200, -250, -400. Предохранитель ПИ-400 применяется только в цепях постоянного тока.

Плавкие предохранители из-за недостатков (одноразовость действия, трудность обнаружения неисправности предохранителя и замены его в полете, непостоянство характеристик и невозможность их проверки) нередко заменяются на биметаллические автоматы защиты.

Биметаллические автоматы защиты (АЗР, АЗС и АЗФ)

объединяют в одной конструкции выключатель и защитное устройство, заменяющее предохранитель. Они имеют хорошую чувствительность и обладают быстродействием при отключении токов короткого замыкания. Их рукоятка позволяет не только управлять автоматом защиты, но и дает индикацию его состояния. Чувствительным элементом автоматов защиты является биметаллическая пластина, по которой проходит ток защищаемой цепи. Если ток больше допустимого, пластина прогибается, нажимает на узел расцепления и отключает цепь. Автоматы имеют отключение автоматическое и ручное, но включение только ручное. При автоматическом срабатывании повторное включение автомата возможно после охлаждения биметаллической пластины. Для того чтобы продолжить работу жизненно важных потребителей, повторного включения некоторых автоматов достигают принудительным удерживанием ручки во включенном положении. Автоматы АЗР, имеющие специальный механизм расцепления управления контактами, этого делать не позволяют.

Автомат защиты сети АЗС включается с помощью поворота

рычажной рукоятки. При этом пружина, помещенная внутри рукоятки, сжимается, а каретка нижним концом рычажной рукоятки перемещается, преодолевая возвратную пружину. Как только поршень рукоятки перейдет на вторую половину двуплечего рычага с подвижным контактом, под действием разжимающейся пружины он замкнет контакты. Одновременно защелка каретки попадает на зуб, приваренный к биметаллической пластине, обеспечивая удержание контактов в замкнутом положении. АЗС работает не только как автомат защиты, но и как обычный выключатель. Если рабочий ток превысит допустимое значение, то нагретая биметаллическая пластина прогнется вниз, освобождая защелку. Под действием возвратной пружины каретка переместится влево и переведет рычажную рукоятку в крайнее правое положение. Контакты разомкнутся.

Нажатие на рычажную рукоятку АЗС позволяет удерживать защищаемую цепь во включенном состоянии независимо от перегрева биметаллической пластины. Такой режим иногда используется для обеспечения включенного состояния некоторых ответственных потребителей (органов управления самолетом). Однако АЗС можно устанавливать только в цепях, безопасных в пожарном отношении.

Автомат защиты сети АЗР включается также с помощью рычажной рукоятки. При ее повороте подвижная ось,перемещаясь в прорези рычага, переводит ось вспомогательной пружины в крайнее правое положение. При этом пружина сначала сжимается, а затем выпрямляется и перебрасывает конец

рычага в в крайнее левое положение, замыкая контакты и растягивая возвратную пружину.

Автомат АЗР, так же как и АЗС, выполняет одновременно функции обычного выключателя. Но в отличие от АЗС, у которого возвратная пружина остается до срабатывания защиты в сжатом состоянии, в АЗР возвратная пружина взводится при каждом включении.

При протекании через биметаллическую пластину тока, превышающего номинальный, свободный конец ее прогнется вверх и повернет рычаг механизм;

свободного расцепления, освобождая опору рычага. Опора, выйдя из зацепления, под действием пружин повернется на оси по часовой стрелке. Одновременно конец рычага отойдет вправо, размыкая контакты. Удержать же контакты в замкнутом состоянии или вновь замкнуть их нажатием на рукоятку не удается, пока биметаллическая пластина не придет в исходное положение, т. е. пока не будет ликвидирована причина перегрузки или короткого замыкания. Это связано с тем, что рычаг механизма свободного расцепления под действием биметаллической пластины переместится и расцепится с опорой, что не позволит рычажной рукоятке замкнуть контакты. При перемещении рычажной рукоятки опора поворачивается вокруг своей оси, при этом пружина не будет деформироваться и нажимать на рычаг, замыкающий контакты.

Таким образом, АЗР не позволяет принудительно коммутировать цепь в аварийной ситуации, что дает возможность использовать его в пожароопасных цепях (например, в цепи подкачивающего электронасоса, расположенного в топливном баке).

Автомат защиты сети АЗРГ, выполненный на токи 20—50 А, снабжен электромагнитным расцепителем (электромагнитной токовой отсечкой), который позволяет при увеличении тока нагрузки разрывать цепь практически мгновенно. Применение таких автоматов позволяет защитить электрические цепи от перегрузок и коротких замыканий, а также биметаллическую пластину автомата от протекания по ней больших токов короткого замыкания.

При длительном протекании тока перегрузки биметаллическая пластина, как и в АЗР, деформируется и нажимает на упор, связанный с защелкой. Защелка освобождает опорный рычаг запирающего механизма автомата. При коротком замыкании создаваемая электромагнитом магнитодвижущая сила становится больше силы пружины и якорь электромагнита, воздействуя через толкатель на биметаллическую пластину, освобождает опорный рычаг запирающего механизма АЗРГ. Автомат мгновенно разрывает цепь нагрузки. Одновременно рукоятка взвода переходит в положение ВЫКЛЮЧЕНО, что позволяет визуально определить срабатывание автомата. В автоматах типа АЗРГ используются термокомпенсаторы, позволяющие уменьшить влияние прогиба биметаллической пластины из-за изменения окружающей температуры.

В качестве аппаратов защиты сети на токи более 500 А применяются автоматы, имеющие устройства, обеспечивающие электромагнитную отсечку по току. Эти автоматы отключают цепь проводов сети при коротких замыканиях, но не могут обеспечить их защиту при перегрузках, так как они не имеют биметаллического элемента. Отсутствие биметаллического элемента делает их конструкцию более простой и, следовательно, более дешевой по сравнению с биметаллическими автоматами.

Автоматы АЗР рассчитаны на токи 6, 10, 15, 25, 30, 40, 50, 100, 200, 250 А, автоматы защиты сети АЗС — на токи 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200 и 250 А.

Широко применяют и биметаллические автоматы защиты в герметичном исполнении — АЗСГ, АЗРГ, АЗСГК и АЗРГК. (К — для установки в кабине с красным освещением). Они работают в цепи постоянного тока с напряжением до 30 В. Их номинальный ток 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 А.

Автоматы защиты сети однофазного переменного тока типов АЗФ1 и АЗФ1К рассчитаны на токи 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 и 50 А. Они предназначены для защиты электросети от токов опасных перегрузок и коротких замыканий. Эти автоматы работают в цепи переменного тока с напряжением не более 220 В частотой 360—1100 Гц. Выполнены они без свободного расцепления, т. е. автомат не срабатывает от токовых перегрузок при удержании рукоятки в положении ВКЛЮЧЕНО.

Автоматы АЗЗ устанавливают в сетях трехфазного переменного ока напряжением 208 В частотой 400 Гц. Они рассчитаны на токи 2; 3; 4; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 125 и 150 А. При коротком замыкании в одной фазе автомат, срабатывая, отключает все три фазы.

Биметаллические автоматы защиты всех типов имеют значительно большую тепловую инерцию, чем плавкие предохранители (исключая ИП), и большую чувствительность, реагируя на незначительную, но длительную перегрузку. Поэтому их применяют для защиты потребителей с большими пусковыми токами. Их достоинства: они являются аппаратами многократного действия и одновременно выполняют функции защитного аппарата и выключателя.

Недостатки: некоторая сложность их конструкции и зависимость

ампер-секундных характеристик от параметров окружающей среды.

Аппаратура управления. Она бывает прямого и дистанционного действия. Аппаратуру прямого действия (ею управляют вручную) применяют при длительном и кратковременном воздействии на цепи с силой тока, не превышающей 15 А. По конструктивному исполнению выключатели и переключатели бывают одно, двух и трехполюсные и однополюсные четырехпозиционные. По принципу работы переключатели и выключатели делят на перекидные, имеющие только фиксированное положение контактов и ручек (для возврата их в исходное положение прикладывают усилиев обратном направлении), и нажимные, имеющие нажимные (с возвратом) положения контактов и ручек, которые возвращаются в исходные положения самостоятельно.

Однополюсные четырехпозиционные переключатели коммутируют одновременно только одну электрическую цепь, но в зависимости от положения ручки выполняют роль нажимных или перекидных переключателей или полностью разрывают цепь при среднем положении ручки. Для повышения надежности работы выключатели и переключатели выполняют герметичными. Для кратковременной коммутации электро цепей с током до 5 А используют нажимные кнопки 5К, 204К, 205К и однополюсные нормально разомкнутые кнопки КНР и нормально замкнутые КНЗ, а также двухполюсные 2КНР и 2К.НЗ.

Выключатели и переключатели бывают (цифра после дефиса,

за исключением 2ПП-250,— допустимое значение тока): однополюсными — ВГ-15 (выключатель герметичный), ВНГ-15 (нажимный), ППГ-15 (переключатель перекидной), ПНГ-15 (переключатель нажимный), ПНН (нажимный с нормально замкнутым вторым контактом), П2НПГ-15К (переключатель двухнажимного действия перекидной однополюсный с нейтральным положением ручки), ПЗПН-20 (с тремя перекидными положениями с нейтралью); двухполюсными — 2ВГ-15 (выключатель герметичный), 2ПН-20 (переключатель нажимный), 2ПНГ-15 (нажимный, герметичный), 2ППНГ-15 (перекидной с нейтралью), 2ПП-250 (рассчитан на рабочее напряжение 250 В при токе 2 А или на 120 В при токе ЗА);

трехполюсными — ЗПНГ-15 (нажимный), ЗППН-15 (перекидной с нейтралью).

Герметичные выключатели и переключатели переменного тока на 220 В выпускаются в виде одно-, двух- и трехполюсных (В-200, 2В-200, ЗВ-200).

Концевые выключатели служат для автоматического включения, выключения и переключения цепей. Их устанавливают в качестве концевых ограничителей положения механизмов. Существуют два основных вида концевых выключателей: с большим ходом штока (серия МВШ) и с малым ходом штока (А-801, -801 А, -812Г, -812В, Д-701, -713, В-612).

Часто используют микровыключатели серий Д, А и дистанционные переключатели серии ДП. Микровыключатели серии Д имеют двойной разрыв цепи, предназначены для установки в цепях постоянного и переменного тока. В зависимости от назначения и элекческих параметров они имеют различные конструктивные варианты. В качестве одноцепевых переключателей используют микровыключатели АМ800 и АМ800К.. Их устанавливают в цепях постоянного тока в системах управления и сигнализации.

Аппаратура дистанционного действия — это электромагнитные устройства, с якорями которых связаны контакты. Управляет этими устройствами аппаратура прямого действия. В зависимости отначения тока коммутируемой нагрузки различают контакторы Применение аппаратуры дистанционного управления вызвано необходимостью управления значительными электрическими мощностями и автоматизации ряда процессов.

По принципу действия электрические реле подразделяют на электромагнитные, электронные и транзисторные. Под электромагнитными реле понимают устройства поворотного типа, предназначенные для дистанционного включения и отключения сравнительно небольших токов в цепях управления до 10 А.

К контакторам принято относить такие электромагнитные устройства втяжного типа, которые служат для дистанционного включения и отключения больших токов в силовых цепях электромеханизмов. В зависимости от схемы выполнения контактов бывают реле и контакторы включения, отключения и переключения.

Малогабаритные контакторы длительного режима работы КМ-100Д, -200Д, -400Д, -600Д — контакторы втяжного ти па. Электромагниты таких контакторов имеют две обмотки: включающую и удерживающую. В момент включения удерживающая обмотка шунтируется вспомогательными контактами, и при подаче напряжения на клеммы обмотки контактора ток проходит только по включающей обмотке. Вследствие малого сопротивления она создает большой магнитный поток, и под действием электромагнитного усилия, создаваемого включающей обмоткой, сердечник, притягиваясь, замыкает контакты. Одновременно размыкаются вспомогательные контакты и вводится в действие удерживающая обмотка.

Общее сопротивление обмотки увеличивается, что создает возможность длительного нахождения обмотки генератора под напряжением.

Малогабаритные контакторы кратковременного режима работы КМ-50, -100, -200, -400, -600 отличаются от контакторов длительного режима работы тем, что электромагнит контактора кратковременного режима имеет одну обмотку, рассчитанную на кратковременный режим работы, и у него отсутствуют шунтирующие контакты.

Контакторы КМ-25Д, -50Д по устройству и принципу действия аналогичны малогабаритным контакторам кратковременного режима работы.

Контакторы переключения КП-50Д, -100Д, -200Д, -400Д служат для дистанционного переключения потребителей с одной электросистемы постоянного тока на другую. В отличие от малогабаритных контакторов длительного режима работы они имеют четыре пары силовых контактов: две пары нормально разомкнутых и две пары нормально замкнутых.

Малогабаритные электромагнитные реле и контакторы типов

ПКЕ, ПКД, ТКЕ, ТКД, ТКС, ТКТ, СПЕ служат для дистанционного управления потребителями электроэнергии в системах постоянного и переменного токов.

Центральные распределительные устройства и электрощитки

служат для монтажа на них коммутационной, защитной и контрольно-измерительной аппаратуры, сборных шин, проводов, сетевых разъемов. Распределительные коробки служат для монтажа в них силовой коммутационной аппаратуры (контакторов и реле), защитной аппаратуры, шин, проводов, сетевых разъемов.

Сетевые разъемы служат для соединения отдельных участков электрической сети, приборов и агрегатов. По конструктивному выполнению сетевые разъемы подразделяются на силовые вводы, болтовые соединения, зажимные (клеммные) колодки и блоки переходных контактов, индивидуальные и штепсельные разъемы.

Генераторы постоянного тока (стартер-генераторы).

Генераторы являются основными источниками электроэнергии на самолете. Мощность отдельных генераторов и их количество зависят от типа самолета. Серию самолетных генераторов СТГ используют и для раскрутки вала турбореактивного двигателя при запуске (поэтому эти генераторы называются стартер-генераторами).

Авиационные генераторы постоянного тока допускают полуторакратную перегрузку в течение 1—2 мин и двукратную перегрузку в течение 10 с с перерывом 1 ч. Они рассчитаны на нормальную работу при температуре окружающего воздуха от —60 до +60 °С и относительной влажности атмосферы 98%.

К самолетным генераторам постоянного тока предъявляют ряд специфических требований: максимальная надежность, высокая прочность, минимальные масса и габаритные размеры. Для достижения максимальной надежности и высокой прочности применяют теплостойкие изоляционные материалы, такие как стеклослюдинит, эпоксидный компаунд. Для сохранения магнитных свойств генератора в условиях высоких температур используют специальные теплопрочные магнитные материалы (например, железокобальтовый листовой материал с высокой магнитной проницаемостью).

Массу авиационных генераторов снижают за счет повышенных электрических и тепловых нагрузок, а также повышенных частот вращения. Плотность тока в якорных обмотках таких генераторов доходит до 15—20 А/мм2, а линейная нагрузка (нагрузка на единицу длины окружности якоря) — до 200—400 А/см (у промышленных генераторов той же мощности плотность тока в якорных обмотках 3—8 А/мм2).

Принцип действия и устройство генератора постоянного тока

Простейшим генератором является виток, вращающийся в магнитном поле полюсов N и S таком витке индуктируется переменная во времени эдс.

Поэтому при соединении концов витка с контактными кольцами, вращающимися вместе с витком, в нагрузке через неподвижные щетки протекает переменный ток, т. е. такая машина является генератором переменного тока.

Для преобразования переменного тока в постоянный применяют коллектор, принцип действия которого состоит в следующем. Концы витка 1 (изо) присоединены к двум медным полукольцам (сегментам), называемым коллекторными пластинами.

Пластины жестко укреплены на валу машины и изолированы как друг от друга, так и от вала. На пластинах помещены неподвижные щетки 2 и 3, электрически соединенные с приемником энергии.

Генератор постоянного тока:

1 -виток, 2, 3 -щетки, 4 - коллекторные пластины

При вращении витка коллекторные пластины также вращаются, вместе с валом машины и каждая из неподвижных щеток 2 и 3 соприкасается то с одной, то с другой пластиной.

Щетки на коллекторе, установлены так, чтобы они переходили с одной пластины на другую в тот момент, когда эдс, индуктируемая в витке, была равна нулю.

В этом случае при вращении якоря в витке индуктируется переменная эдс, изменяющаяся синусоидально при равномерном распределении магнитного поля, но каждая из щеток соприкасается с той коллекторной пластиной и соответственно с тем из проводников, который в данный момент находится под полюсом определенной полярности.

Следовательно, эдс на щетках 2 и 3 знака не меняет, и ток по внешнему участку замкнутой электрической цепи проходит в одном направлении от щетки 2 через сопротивление R к щетке 3. Однако несмотря на неизменность направления эдс во внешней цепи величина ее меняется во времени, т. е. получена не постоянная, а пульсирующая эдс. Ток во внешней цепи будет также пульсирующим.

Если поместить на якоре два витка под углом 90° один к другому и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то пульсация эдс и тока во внешней цепи значительно уменьшится. При увеличении числа коллекторных пластин пульсация быстро уменьшается и при большом числе коллекторных пластин эдс и ток практически постоянны.

На изо, б показан общий вид машины постоянного тока. Неподвижная часть является индуктирующей, т. е. создающей магнитное поле, а вращающаяся часть - индуктируемой (якорем).

Неподвижная часть машины (изо, а) состоит из главных полюсов 1, дополнительных полюсов2 и станины 3. Главный полюс представляет собой электромагнит, создающий магнитный поток.

Устройство статора машины постоянного тока:

а -схема статора, б -схема главного полюса;

1 -главные полюсы, 2 -дополнительные полюсы,3 -станина, 4 – сердечиик, 5 - болт, 6 - обмотка возбуждения, 7 - полюсный наконечник.

Он состоит из сердечника 4, обмотки возбуждения 6 и полюсного наконечника 7. Полюсы крепятся на станине 3 с помощью болта 5.

Сердечник полюса отливается из стали и имеет поперечное сечение овальной формы. На сердечнике полюса помещена катушка обмотки возбуждения, намотанная из изолированного медного провода. Катушки всех полюсов соединяются последовательно, образуя обмотку возбуждения.

Ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает магнитный поток. Полюсный наконечник удерживает обмотку возбуждения на полюсе и обеспечивает равномерное распределение магнитного поля под полюсом.

Полюсному наконечнику придают такую форму, при которой воздушный зазор между полюсами и якорем одинаков по всей длине полюсной дуги.

Добавочные полюсы имеют также сердечник и обмотку. Добавочные полюсы расположены между главными полюсами, и число их может быть либо равным числу главных полюсов, либо вдвое меньшим. Добавочные полюсы устанавливают в машинах больших мощностей; они служат для устранения искрения под щетками.

В машинах малых мощностей добавочных полюсов обычно нет. На станине крепят главные и добавочные полюсы, а также на торцовых сторонах ее - боковые щиты с подшипниками, удерживающими вал машины.

Якорь машины постоянного тока:

а) - общий вид, б) - щетка и щеткодержатель;

1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - коллектор, 4 - щетка, 5 - пружина

Вращающаяся часть машины (якорь) (изо, а) состоит из сердечника 1, обмотки 2 и коллектора 3. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали. Листы изолируются друг от друга лаком или бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Стальные листы штампуют на станках по шаблону; они имеют пазы, в которых укладываются проводники обмотки якоря.

В теле якоря делают воздушные каналы для охлаждения обмотки и его сердечника. Обмотка тщательно изолируется от сердечника и закрепляется в пазах деревянными клиньями.

Лобовые соединения укрепляются стальными бандажами. Все секции обмотки, помещенные на якоре, включаются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь, и присоединяются к коллекторным пластинам.

Коллектор представляет собой цилиндр, состоящий из отдельных пластин. Коллекторные пластины изготовляют из твердотянутой меди и изолируют между собой и от корпуса прокладками из миканита. Для крепления на втулке коллекторным пластинам придают форму «ласточкина хвоста», который зажимается между выступом на втулке и шайбой, имеющими форму, соответствующую форме пластины. Шайба крепится к втулке болтами.

Коллектор является наиболее сложной в конструктивном отношении и наиболее ответственной в работе частью машины. Поверхность коллектора должна быть строго цилиндрической во избежание биения и искрения щеток.

Для соединения обмотки якоря с внешней цепью на коллекторе помещают неподвижные щетки, которые могут быть графитными, угольно-графитными или бронзо-графитными. В машинах высокого напряжения применяют графитные щетки, имеющие большое переходное сопротивление между щеткой и коллектором, в машинах низкого напряжения — бронзо-графитные щетки.

Щетки помещают в особых щеткодержателях (изо, б). Щетка 4, помещенная в обойме щёткодержателя, прижимается пружиной 5 к коллектору.

На щеткодержателе может находиться несколько щеток, вкл параллельно.

Щеткодержатели помещаются на щеточных болтах-пальцах, которые, в свою очередь, закреплены на траверсе.

Щеточные пальцы изолируются от траверсы изоляционными шайбами и втулками. Число щеткодержателей обычно равно числу полюсов.

Траверса устанавливается на подшипниковом щите в машинах малой и средней мощности или прикрепляется к станине в большой мощности. Траверсу можно поворачивать и этим изменять положение щеток относительно полюсов.

Обычно траверса находится в таком положении, при котором расположение щеток в пространстве совпадает с расположен главных полюсов.

Обмотки якорей машины постоянного тока изготовляют из изолированных медных проводов, а в машинах больших мощностей - из шин прямоугольного поперечного сечения; обмотки выполняются замкнутыми.

При изготовлении обмотки из шин прямоугольного поперечного сечения (стержней) каждая секция может состоять из двух активных проводов (одновитковая секция). Из изолированного медного провода секции обмоток изготовляют в виде катушек с определенным числом витков (многовитковые секции).

В машинах постоянного тока наиболее широкое применение находят двухслойные обмотки, у которых в пазах якоря активные части секций размещаются в два слоя.

Каждая секция обмотки состоит из двух активных сторон, отстоящих друг от друга на расстоянии, близком к полюсному делению, т. е. расстоянию между осями соседних разноизменных полюсов.

При таком расстоянии между активными проводниками (шаге обмотки) эдс, индуктированные в этих проводниках, будут направлены в одну сторону и эдс секции будет иметь наибольшее значение, так как эдс ее активных сторон складываются (изо).

Одна активная часть секции находится в верхнем слое паза, другая - в нижнем.

При изображении развернутых схем обмоток активные стороны, лежащие в верхнем слое паза, изображаются сплошной линией, а стороны нижнего слоя - прерывистой. Концы секции соединяются как с другими секциями обмотки, так и с коллекторными пластинами.

Секции, образующие обмотки, соединяются между собой так, чтобы индуктированные в них эдс были направлены согласно, т. е. в одну сторону. Для этого начальные (конечные) проводники последовательно соединенных секций должны находиться в любой момент под полюсами одинаковой полярности.

В зависимости от порядка соединения секций друг с другом обмотки могут быть параллельными (петлевыми) и последовательными (волновыми).

На неподвижной части машины (статоре) размещаются стальные полюсы П с надетыми на них катушками обмотки возбуждения В. Катушки соединяются между собой так, чтобы при прохождении по обмотке постоянного тока полюсы приобретали чередующуюся полярность (N, S, N, S и т.д.). Магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения, неизменен во времени.

На вращающейся части машины располагается обмотка О, в которой индуцируется основная ЭДС, поэтому - в машинах постоянного тока вращающуюся часть называют якорем.

Обмотка располагается на стальном сердечнике, закрепленном на валу (на рисунке не показан). Предположим, что сердечник выполнен в виде полого цилиндра, на внешней и внутренней поверхностях которого размещаются проводники. С торцевых сторон эти проводники соединяются между собой, образуя замкнутый контур. Сплошные линии показывают соединения проводников с переднего торца сердечника, а штрихпунктирные - с заднего, сердечник и обмотка называются кольцевыми. В настоящее время они не имеют практического применения, но их часто используют при анализе рабочих свойств машины, благодаря чему этот анализ приобретает большую наглядность.

От обмотки якоря выполняются ответвления к пластинам коллектора. Коллектор располагается на валу якоря и представляёт собой цилиндрическое тело, состоящее из электрически изолированных между собой медных пластин. Часть обмотки, заключенная между следующими друг за другом ответвлениями к коллекторным пластинам, называется секцией. Обмотка имеет большое число секций, каждая из которых состоит из одного или нескольких витков. Число коллекторных пластин равно числу секций. На рис. 1 обмотка состоит из 12 одновитковых секций, а коллектор имеет 12 пластин.

При вращении якоря в проводниках его обмотки индуцируется ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. В кольцевой обмотке ЭДС будет индуцироваться только в проводниках, расположенных на внешней поверхности сердечника. В проводниках, лежащих на внутренней поверхности, ЭДС не наводится, так как эти проводники не пересекают индукционных линий магнитного поля. Поэтому проводники, расположенные на внешней поверхности сердечника, являются активными, а на внутренней - пассивными.

В обмотке якоря машины постоянного тока наводится переменная ЭДС, так как каждый проводник поочередно проходит полюсы разной полярности, вследствие чего ЭДС в них меняет свое направление. Если машина работает ге-нератором, то переменная ЭДС обмотки должна быть выпрямлена. Достигается это с помощью коллектора. С коллектором соприкасаются неподвижные щетки Щ, посредством которых обмотка якоря соединяется с внешней сетью. Для того чтобы ЭДС на выводах машины была максимальна, щетки следует установить в тех местах, где ЭДС, наводимая в проводниках, меняет направление. Это происходит под серединой межполюсного промежутка. Воображаемая линия, проведенная через середину межполюсного промежутка, называется геометрической нейтралью ГН. Следовательно, в машинах постоянного тока щетки должны быть установлены на геометрической нейтрали. Поскольку число нейтралей равно числу полюсов, то и число мест, где устанавливаются щетки, выбирается равным числу полюсов.

Для момента времени, изображенного на рис. 1, между каждой парой соседних щеток включены проводники обмотки якоря с одинаковым направлением ЭДС. Поэтому щетки, соприкасающиеся с определенными коллекторными пластинами, будут иметь указанную полярность.

При вращении якоря расположение проводников и коллекторных пластин в пространстве будет меняться, при этом будет изменяться направление ЭДС, индуцируемой в проводниках. Но всегда между коллекторными пластинами, с которыми соприкасаются неподвижные щетки, будут располагаться проводники с одинаковым направлением ЭДС, и щетки всегда будут иметь определенную полярность. Полярность соседних щеток, как и полярность полюсов, будет чередующейся. Щетки одноименной полярности соединяются между собой, а к их общим точкам подключается внешняя сеть. При наличии коллектора во внешней сети генератора будет протекать постоянный ток, в то время как в обмотке якоря ЭДС и ток будут переменными.

В двигателях постоянного тока к щеткам подводится постоянный ток. Роль коллектора в этом случае состоит в том, чтобы в любой момент времени обеспечить такое распределение тока по обмотке якоря, при котором под полюсами разной полярности располагались бы проводники с проти-воположным направлением тока. Для определенного момента времени такому распределению тока в якоре соответствует рис. 1, если принять на нем, что крестиками и точками обозначены направления тока. При таком рас-пределении тока электромагнитные силы всех проводников будут направлены в одну сторону, в чем можно убедиться, применив правило левой руки. В результате этого при прочих равных условиях двигатель будет создавать наибольший вращающий момент.

По отношению к выводам сети обмотка якоря разбивается на параллельные ветви. Параллельной ветвью называют группу последовательно соединенных проводников, включенных между щетками разной полярности. В данной машине обмотка имеет четыре параллельные ветви. Ее развертка по отношению к выводам сети показана на рис. 2. ЭДС на выводах машины будет равна ЭДС одной параллельной ветви, а ток в сети равен сумме токов парал-лельных ветвей.

В замкнутом контуре самой обмотки якоря машины постоянного тока сумма ЭДС равна нулю (см. рис. 1), поэтому при разомкнутой внешней цепи ток в обмотке возникать не будет.

Конструкция машин постоянного тока

На рис. 3 приведен чертеж современной машины постоянного тока с продольным и поперечным разрезами. Статор состоит из станины 1 и прикрепленных к ней главных 2 и дополнительных 3 полюсов. Станину машин относительно небольшой мощности изготовляют из отрезков цельнотянутых труб, а у более крупных машин выполняют сварной из толстолистового стального проката. Для закрепления машины на фундаменте или исполнительном механизме к нижней части станины приваривают лапы 4, а для возможности транспортировки в станину ввертывают рым-болты 5.

Сердечники главных полюсов (рис. 4) собирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1 мм. Листы спрессовывают в пакет и скрепляют стальными заклепками 4, число которых принимают не менее четырех. Крайние листы 6 полюса выполняют из более толстой стали (4 - 10 мм) во избежание распушения листов.

Для того чтобы получить необходимый характер распределения магнитного поля в воздушном зазоре, полюс заканчивают полюсным наконечником определенной формы. Воздушный зазор между полюсами и якорем или выполняют одинаковым по всей ширине полюсного наконечника, или под краями наконечника вследствие его скоса делают больше. Иногда выполняют эксцентричный воздушный зазор, при котором центры радиусов якоря и наконечника полюса не совпадают. Зазор при этом постепенно увеличивается от середины к краю полюса (рис. 5).

На сердечнике полюса размещают обмотку возбуждения 6 (см. рис. 3). Обмотку возбуждения изготовляют в виде катушек из медных изолированных проводников круглого или прямоугольного сечения. Катушки изолируют лентой, после пропитки и сушки насаживают на сердечник полюса и закрепляют стальными пружинящими рамками. Иногда для увеличения поверхности охлаждения катушку делят на две части. Полюс с надетой на него катушкой прикрепляют к станине болтами (см. рис. 3). Болты ввертывают в полюс, в теле которого предусматривают отверстия с резьбой. Для более надежного крепления полюса у крупных машин и машин, работающих в условиях тряски, болты 3 вворачивают в специальный стержень 5, вставленный в полюс (см. рис. 4, б).

Якорь (см. рис. 3) состоит из сердечника 7, обмотки 8 и коллектора 9. Сердечник якоря выполняют из одного или нескольких пакетов, которые собирают из листов, вырубаемых из электротехнической стали. После штамповки листы лакируют. При длине сердечника менее 25 см его изготовляют из одного пакета (рис. 6), а при большей длине - из нескольких (рис. 7). Между пакетами с помощью специальных распорок образуются вентиляционные каналы, предназначенные для лучшего охлаждения якоря. В листах якоря вырубают пазы, в которые укладывают обмотку якоря. Собранный сердечник якоря спрессовывают между двумя нажимными шайбами и закрепляют на валу втулкой либо пружинным разрезным кольцом.

Форму пазов выбирают овальной полузакрытой для машин небольшой мощности и прямоугольной открытой для машин средней и большой мощности (рис. 8). Между стенками паза и проводниками обмотки укладывают изоляцию (пазовая изоляция). Обмотку в пазу закрепляют клином из стеклотекстолита (рис. 8) или бандажами, располагаемыми в кольцевых канавках сердечника якоря (позиция 13 на рис. 3 и позиция 2 на рис. 6). Вне пазов (в лобовых частях) обмотку закрепляют бандажами (позиция 12 на рис. 3) из проволоки или стеклоленты.

Станина, сердечники полюса и якоря являются участками магнитопровода, по которым замыкается магнитный поток, созданный обмотками возбуждения. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути этого потока все указан-ные участки выполняют из стали, имеющей улучшенные магнитные характеристики. Для уменьшения магнитного сопротивления воздушный зазор между якорем и полюсами стараются брать меньше. Обычно он составляет доли миллиметра у небольших машин и несколько миллиметров у машин большей мощности. При вращении якоря его сердечник будет перемагничиваться, в нем будут индуцироваться переменные (вихревые) токи, которые будут вызывать потери. Для снижения потерь от вихревых токов сер-дечник, как указывалось, собирают из отдельных листов. Из-за зубчатого строения якоря поток в зазоре будет пульсировать, в результате чего в полюсном наконечнике также будут наводиться вихревые токи, для уменьшения которых наконечник и весь полюс собирают из отдельных листов.

Коллектор состоит из большого числа электрически изолированных друг от друга пластин, которые штампуют из профильной меди (рис. 9). Изоляцию осуществляют тонкими прокладками, вырубленными из миканита (прес-сованной слюды), которые закладывают между медными пластинами. Прокладки имеют форму пластин. Набор коллекторных пластин с прокладками должен быть прочно закреплен и иметь строго цилиндрическую форму. По способу крепления пластин существует большое многообразие кон-струкций коллекторов, две из которых показаны на рис. 10. На рис. 10, а коллекторные пластины зажимают между корпусом и нажимным фланцем. Корпус и нажимной фланец выполняют из стали, а для изоляции на них надевают миканитовые манжеты. На рис. 10, б показано крепление пластин с помощью пластмассы. В настоящее время для машин небольшой и средней мощности наибольшее применение находят коллекторы на пластмассе.

Собранный коллектор насаживают на вал и закрепляют от проворачивания шпонкой. К каждой коллекторной пластине подсоединяют проводники от секций, из которых состоит обмотка якоря. Для возможности подсоединения проводников у коллекторных пластин со стороны, обращенной к якорю, выполняют выступы, называемые петушками, в которых фрезеруют шлицы. В эти шлицы закладывают и затем запаивают проводники обмоток.

По коллектору скользят щетки, которые размещаются в щеткодержателях (рис. 11). Щеткодержатели выполнены с радиальным или наклонным по отношению к поверхности коллектора перемещением щетки. Наиболее распро-страненными являются щеткодержатели с радиальным перемещением щетки. Наклонные (реактивные) щеткодержатели применяют для машин с односторонним направлением вращения. Щетки прижимаются к коллектору пружинами. Щеткодержатели закрепляют на цилиндрических или призматических пальцах 10 (см. рис. 3), которые в свою очередь закрепляют на траверсе 11. Пальцы выполняют из гетинакса либо из стали, опрессованной пластмассой в месте сочленения с траверсой. Обычно число пальцев выбирают равным числу полюсов.

При работе машины может наблюдаться искрение щеток. Для улучшения работы щеточного узла в машинах постоянного тока применяют дополнительные полюсы. Сердечники дополнительных полюсов 3 (см. рис. 3) выполняют цельными из толстолистовой стали или собранными из листов электротехнической стали толщиной 1 мм. На сердечниках размещают катушки обмотки дополнительных полюсов 14 (см. рис. 3). Дополнительные полюсы располагают между главными полюсами и прикрепляют к станине болтами.

Якорь вращается в подшипниках 15 (см. рис. 3), которые размещаются в подшипниковых щитах 16. В последнее время наметилась тенденция собирать статор двигателей постоянного тока из отдельных листов элек-тротехнической стали. Штамп в листе одновременно вырубает ярмо, пазы, главные и дополнительные полюсы, как показано на рис. 12.

Характеристики генератора смешанного возбуждения

Параллельная обмотка возбуждения может быть подключена к цепи якоря до последовательной обмотки или после нее. Характеристики генератора при той и другой схеме будут практически одинаковыми, так как последовательная обмотка имеет небольшое сопротивление и падение напряжения в ней будет мало. Увеличение МДС последовательной обмотки из-за протекания по ней тока Iв также ничтожно из-за малого количества ее витков и относительно небольшого тока.

Самовозбуждение генератора протекает так же, как и у генератора параллельного возбуждения. Ток якоря Iа=I+ Iв.

Наибольшее практическое применение находят генераторы с согласным включением обмоток возбуждения. Наибольшую долю МДС возбуждения создает параллельная обмотка. Последовательная обмотка рассчитывается так, чтобы ее МДС несколько превышала МДС размагничивающей составляющей реакции якоря. В этом случае последовательная обмотка не только скомпенсирует размагничивающую составляющую реакции якоря, но и создаст избыточную МДС, которая будет увеличивать поток возбуждения и ЭДС якоря при увеличении тока нагрузки. В результате подмагничивающего действия последовательной обмотки напряжение генератора с ростом тока I будет возрастать, как это видно по внешней характеристике U=f(I) при Rв=const, изображенной на рис. 13. Уровень повышения напряжения генератора с ростом тока I зависит от числа витков последовательной обмотки. Обмотку можно рассчитать так, чтобы напряжение увеличивалось на значение, необходимое для компенсации падения напряжения в проводах, идущих от генератора к потребителю. Тогда у потребителя при любых нагрузках напряжение автоматически будет поддерживаться примерно постоянным.

При слабой последовательной обмотке внешняя характеристика имеет падающий характер. Отметим, что эффективность действия последовательной обмотки зависит от насыщения магнитной цепи машины. МДС последователь-ной обмотки при сильном насыщении будет давать небольшое увеличение потока и ЭДС, поэтому даже при достаточно сильной обмотке или при больших нагрузках напряжение на выводах машины будет уменьшаться с ростом тока I.

Характеристику холостого хода генератора смешанного возбуждения снимают так же, как и генератора параллельного возбуждения, и она имеет такой же характер. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, для генератора смешанного возбуждения снимают нагрузочную характеристику U=f(I) при I=const.

В зависимости от соотношения МДС последовательной обмотки возбуждения Fc и размагничивающей составляющей реакции якоря Fqd нагрузочная характеристика может располагаться или выше, или ниже характеристики холостого хода. При достаточно сильной последовательной обмотке нагрузочная характеристика 2 идет выше характеристики холостого хода 1 (рис. 14). Если по этим характеристикам построить характеристический треугольник, то его горизонтальный катет будет пропорционален результирующей намагничивающей МДС, созданной током якоря по оси обмотки возбуждения. Длина этого катета в масштабе тока возбуждения равна (Fc-Fqd)/в. Полученный таким образом треугольник используют для построения характеристик.

Регулировочная характеристика Iв=f(I) при U=const у генератора смешанного возбуждения зависит от вида внешней характеристики. При достаточно сильной последовательной обмотке возбуждения, когда напряжение генератора возрастает с ростом тока нагрузки, регулировочная характеристика имеет вид, показанный на рис. 15.

Генераторы смешанного возбуждения при встречном включении обмоток применяются относительно редко. У этих генераторов последовательная обмотка будет создавать МДС, направленную так же, как и МДС размагничи-вающей составляющей реакции якоря. Под их совместным размагничивающим действием результирующий поток возбуждения машины с ростом тока нагрузки будет уменьшаться. В результате этого внешняя характеристика такого генератора будет иметь резко падающий характер.

Рис. 1. Поперечный разрез машины постоянного тока с кольцевой обмоткой якоря

Рис. 2. Параллельные ветви обмотки якоря

Рис. 3. Главный полюс машины постоянного тока с креплением его к станине болтами, ввернутыми в полюс (а) и в специальный стержень (б):

1 - полюсный наконечник; 2 - сердечник полюса; 3 - крепежный болт; 4 - за-клепки; 5 - стержень; 6 - нажимной лист; 7 - обмотка

Рис. 4. Главный полюс при эксцентричном воздушном зазоре

Рис. 5. Якорь машины постоянного тока:

1 - сердечник (состоит из одного пакета); 2 - бандажи; 3 – коллектор

Рис. 6. Якорь машины постоянного тока (сердечник состоит из трех пакетов):

1 - пакеты сердечника; 2 - аксиальные вентиляционные каналы; 3 - бандажи; 4 – коллектор

Рис. 7. Пазы машин постоянного тока:

а - овальный; б - прямоугольный; 1 - проводники; 2 - изоляция; 3 – клин

Рис. 8. Коллекторная пластина (а) и изоляционная прокладка (б)

Рис. 9. Коллектор машины постоянного тока с металлическим (а) и пластмассовым (б) корпусами:

1 – корпус; 2 - нажимной фланец; 3 - изоляционные манжеты; 4 - коллекторные пластины;

5 – пластмасса; 6 - запирающее кольцо; 7 – бандаж

Рис. 10. Щеткодержатели радиальные (а) и наклонные (б):

1 - обойма щеткодержателя; 2 – щетка; 3 - нажимная пружина; 4 - гибкий канатик; 5 - колодки для закрепления щеткодержателя на пальцах

Генератор ГС-12ТО устанавливается на газотурбинных двигателях ТА-6А, -8. Он предназначен для питания бортсети постоянным током на земле и на высотах полета до 3000 м (генераторный режим), а также для запуска и холодной прокрутки газотурбинного двигателя (стартерный режим).

Расшифровка обозначения: Г — генератор, С — самолетный, 12* — мощность (в кВт), Т — теплостойкое исполнение, О — с принудительным охлаждением.

Основные технические данные

Генераторный режим

Напряжение, В …………. …….. 28,5

Мощность, кВт …………. ……. 12

Сила тока нагрузки, А ……….. 400

Стартерный режим

Напряжение, В…………………. 20—30

Потребляемая сила тока, А …… 600

Пиковое значение тока, А …… 2500

Частота вращения выходного вала в момент отключения, мин-1 3000

Режим работы …….. повторно-кратко-временный

Масса, кг ……. - 31,2

Генератор состоит из корпуса с полюсами и обмотками, якоря с коллектором, коллекторного щита, щита со стороны привода и защитной ленты.

Корпус стальной и является магнитопроводом. К нему прикреплены шесть основных и шесть дополнительных полюсов с обмотками. Основные полюса набраны из листовой электротехнической стали и имеют в полюсных наконечниках пазы для закладки компенсационной обмотки, дополнительные — цельные, выполнены также из электротехнической стали. На основных полюсах расположена шунтовая обмотка возбуждения (ОВ), на дополнительных — обмотка дополнительных полюсов (ОДП).

Компенсационная обмотка (КО) выполняет следующие функции:

обеспечивает постоянство магнитного поля в воздушном зазоре при переходе генератора (G) с режима холодного хода на режим нагрузки, т. е. компенсирует реакцию якоря и способствует повышению перегрузочной способности генератора, а также улучшает условия коммутации тока;

устраняет явление перемагничивания полюсов при повышенных частотах вращения;

позволяет уменьшить размеры обмотки возбуждения и снизить ток обмотки возбуждения; обеспечивает устойчивость работы генератора при повышенных частотах вращения и малых нагрузках; дает возможность увеличить линейную нагрузку и окружную скорость генератора.

Генератор ГСН-3000М состоит из корпуса, полюсов, коллектор-

ного щита, якоря, щеток и других деталей. Корпус генератора из-

готовлен из электротехнической стали. К корпусу генератора кре-

пятся четыре основных и четыре дополнительных полюса с обмот-

ками возбуждения, представляющими собой магнитную систему

генератора.

Охлаждение генератора — принудительное, путем продува

встречным потоком воздуха, который через воздухоприемник, рас-

положенный на капоте двигателя, поступает по трубопроводу в ге-

нератор, охлаждает его и затем по двум трубопроводам отводится в

атмосферу за юбками капота. Для нормальной работы генератора

необходимо, чтобы через него проходило не менее 40 л воздуха в

секунду.

Эксплуатация генератора. При правильной эксплуата-

ции генератор безотказно работает в течение всего срока работы

авиадвигателя на самолете.

При эксплуатации в сроки, предусмотренные Регламентом тех-

нического обслуживания, необходимо снимать защитную ленту и

проверять:

а) затяжку гаек и болтов в клеммовой колодке. При обнаружении

их покачивания— подтянуть;

б) правильность установки и легкость хода щеток в гнездах

щеткодержателей, а также правильность положения пружин, при-

жимающих щетки к коллектору. Нажимный конец пружины дол

жен всегда находиться в пределах канавки, сделанной в спинке

щетки. Надо следить за износом щетки, вынимая щетки из гнезд.

Нормальный износ щеток через 100 ч работы — 0,7 мм. Полная

высота щеток — 20 мм. Если щетки из-за износа уменьшились по

высоте до 18 мм, их надо заменить новыми;

в) рабочую поверхность коллектора. Она имеет сизоватый

налет. При нагаре или замасливании протереть коллектор чистой

салфеткой, смоченной в бензине. Если нагар не снимается, под

чистить коллектор стеклянной бумагой марки 00. Затем следует

продуть генератор сжатым воздухом (1—2 ат), очистив его от

щеточной пыли.

Date: 2016-05-25; view: 932; Нарушение авторских прав