Блок защиты и управления системой генерирования переменного тока БЗУ-376 СБ

Блок защиты и управления БЗУ-376СБ (рис. 6) предназначен для:

- автоматического управления включением генератора на сеть при достижении напряжения более 175-185 В и частоты 372- 380 Гц;

- резервного питания всех элементов защиты и управления одного канала системы постоянным током напряжением 22-28 В в случае аварии самолетной сети постоянного тока;

- обеспечения необратимого отключения генератора при следующих видах аварий:

а) при повышении напряжения генератора до 220-230 В с выдержкой времени 0,5±0, 15 с;

б) при снижении напряжения генератора до 175-185 В с выдержкой времени 4±0,6 с;

в) при отклонении частоты ниже 372-380 Гц и выше 420-428 Гц с выдержкой времени 10±1,5 с;

г) при всех видах короткого замыкания генератора или его фидера, при токе короткого замыкания больше 170 А без выдержки времени.

Основные технические данные блока

Напряжение питания:

трехфазного переменного тока …………200/115 В частотой 400 Гц

трехфазного переменного тока …………45-51 В частотой 800 Гц

постоянного тока …………………………27 В±10%

Комплект блока

В комплект блока входят:

1.Узел защиты от повышения и понижения напряжения БН-225/180

2.Узел защиты от повышения и понижения частоты БЧ-848/875

3. Узел защиты от токов короткого замыкания.

4. Узел резервного питания.

5. Коммутационные реле.

Генераторы ГТ-40ПЧ-6 включаются после запуска и выхода двигателей на режим малого газа при наличии напряжения 27 В на шинах постоянного тока для питания регулирующей и коммутационной аппаратуры. Когда генераторы не работают, на панели энергоузла горят сигнальные лампы «Генераторы не работают», которые получают питание от хвостовой РК через автоматы защиты АЗСГК-5 «Сигнализация отключения генераторов» и через НЗ контакты 1-2 реле Р3 включения нагрузки в блок БЗУ-376СБ.

Защиту системы от повышения или понижения напряжения генератора осуществляет узел защиты БН-225/180, чувствительным элементом которого является блок БИН-3-20В, который подключен на линейное напряжение генератора через понижающий трансформатор и выпрямитель. При повышении напряжения генератора до 220-230 В или понижении до 175-185 В по сигналу блока БИН-3-20В запускается одно из двух реле выдержки времени в узле защиты по напряжению. Если за 0,5±0,15 с и 4±0,6 с соответственно для каждого аварийного случая напряжение генератора не восстановится до номинального значения, то сработает реле выдержки времени и будет подано питание на реле Р 1 аварийного отключения генератора.

Защиту системы от повышения или понижения частоты генератора осуществляет узел защиты БЧ-848/752. Чувствительным элементом к изменению частоты генератора является резонансными контур в блоке измерения частоты БИЧ. Напряжение узлу БЧ-848/752 подается от подвозбудителя генератора через понижающий трансформатор. Если частота генератора повысится до 420-428 Гц или понизится до 372-385 Гц и не восстановится за время 10±1,5 с по сигналу БЧ-848/752, то сработает реле выдержки времени в узле защиты по частоте и будет подано питание на реле Рl аварийного отключения генератора (см. рис. 6).

Защита системы от коротких замыканий осуществляется схемой дифференциальной защиты, состоящей из трансформаторов Тр1, Тр2 и Тр3 в блоке БТТ-40Б и встречно включенных им трансформаторов тока БТТ-3 в генераторе. Через диоды Дl-Д2 в эту схему включено реле Р1 блока БЗУ-376СБ (рис. 7). При нормальных условиях реле Р1 обесточено. При коротком замыкании в генераторе или его фидере растет ток во вторичных обмотках блока БТТ-3 или блока БТТ-40Б, затем выпрямляется и подается на реле Р1 аварийного отключения генератора.

Системы электроснабжения ВС обычно состоят из двух однотипных электрически независимых подсистем (каналов) правого и левого бортов. Лишь для однодвигательных, учебных и сельскохозяйственной авиации самолетов и вертолетов используются одноканальные системы.

В первичных системах электроснабжения постоянного тока с номинальным напряжением 27 В подсистемы всегда работают параллельно, в системах переменного тока постоянной частоты с напряжением 200/115 В и номинальной частотой 400 Гц используют два варианта работы каналов: 1)раздельная работа всех каналов системы; в случае выхода из строя одного из каналов его потребители переключаются на питание от другого канала; 2)параллельная работа каналов правого и левого бортов без их объединения; при отказе источников питания одного из бортов потребители подключаются к исправным источникам другого борта.

Надежность системы при различных вариантах включения в каждом случае требует специальной оценки. Может оказаться, что при раздельной работе подсистем вероятность безотказной работы всей системы будет выше, чем при их параллельной работе. Это объясняется тем, что аппаратура регулирования и управления системы электроснабжения с параллельной работой генераторов сложнее, и отказы в системе приводят к возникновению больших токов короткого замыкания, что требует увеличения мощности и быстродействия аппаратуры защиты. В каналах систем электроснабжения всегда устанавливают однотипные генераторы и поэтому необходимо, чтобы при параллельной работе нагрузка между ними распределялась равномерно. Иначе максимальная мощность, которую сможет отдавать система, будет меньше установленной мощности генераторов. При параллельной работе генераторов постоянного тока выравнивание нагрузок производится путем воздействия на них тока возбуждения.

11.Параллельная работа генераторов постоянного тока (условия параллельной работы генераторов)

Основными источниками электроэнергии на летательном аппарате являются генераторы. Мощность источников, установленных на летательном аппарате определяется мощностью и числом установленных на борту потребителей, коэффициентом одновременности их работы, кратностью резервирования и т.д. Мощность отдельных авиационных генераторов ограничена, кроме того повышение надежности снабжения бортовых систем электроэнергией требует резервирования. Поэтому на современных аппаратах, как правило, устанавливается несколько генераторов и аккумуляторные батареи.

Системы электроснабжения ВС обычно состоят из двух однотипных электрически независимых подсистем (каналов) правого и левого бортов. Лишь для однодвигательных, учебных и сельскохозяйственной авиации самолетов и вертолетов используются одноканальные системы.

В первичных системах электроснабжения постоянного тока с номинальным напряжением 27 В подсистемы всегда работают параллельно(генераторы постоянного тока работают параллельно между собой и аккумуляторной батареей)

Очевидно, что работа генераторов и параллель предпочтительнее их раздельной работы. При параллельной работе повышается надежность электроснабжения при той же суммарной установленной мощности генераторов. При параллельной работе легче обеспечиваются пиковые нагрузки и их влияние оказывается меньшим на другие потребители. При равномерной загрузке параллельно работающих генераторов, длительная нагрузка каждого из них оказывается меньшей, благодаря чему увеличивается их срок службы и повышается надежность. На каждом авиационном двигателе устанавливается один или два генератора и поэтому у летательных аппаратов, имеющих несколько двигателей, при выходе одного из них снабжение электроэнергией продолжается от параллельно работающих генераторов, приводимых работающими двигателями.В системах, где предусмотрена параллельная работа генераторов, легче обеспечить питание потребителей от аэродромных источников при проверках и подготовках.

Вместе с тем параллельная работа требует более сложной системы электроснабжения, дополнительных устройств, для обеспечения параллельной работы генераторов. Аварийные режимы в отдельных участках системы оказывают влияние на всю систему. Токи коротких замыканий увеличиваются, увеличивается время переходных процессов, защита должна иметь достаточную селективность и быстродействие, чтобы отключать только поврежденный участок системы и т.д.

Однако параллельная работа источников электроэнергии имеет больше достоинств по сравнению с раздельной их работой и поэтому имеет преимущественное применение. Раздельная работа источников электроэнергии на летательном аппарате применяется только тогда, когда невозможно осуществить параллельную работу, например, в системах переменного тока нестабильной частоты.

В каналах систем электроснабжения всегда устанавливают однотипные генераторы и поэтому необходимо, чтобы при параллельной работе нагрузка между ними распределялась равномерно. Иначе максимальная мощность, которую сможет отдавать система, будет меньше установленной мощности генераторов. Генераторы постоянного тока соединяются с авиационным ( маршевым ) двигателем непосредственно и мощность маршевого двигателя несоизмерима в большинстве случаев с мощностью генераторов, поэтому здесь не требуется специальных устройств регулирования мощности. При параллельной работе генераторов постоянного тока выравнивание нагрузок производится путем воздействия на них тока возбуждения

Для удовлетворения требований, предъявляемых к параллельной работе генераторов, необходимо выполнить основные условия, предъявляемые к параллельно работающим генераторам. Эти условия являются для любых источников электроэнергии и отличаются только некоторой спецификой, связанной с родом тока: постоянный и переменный. Исходя из этого, рассмотрим условия параллельной работы источников постоянного и переменного тока.

Для источников постоянного тока для параллельной работы необходимо:

- равенство номинальных напряжений;

- одинаковая полярность общих зажимов;

- одинаковый статизм внешних характеристик, выраженных в относительных единицах.

Первые два условия очевидны. Третье условие необходимо выполнить для равномерного распределения нагрузки. Если характеристики генераторов не имеют статизм, а их внешние характеристики астатические, то распределение нагрузок будет случайным и практически параллельная работа невозможна, поэтому в схемах вводятся специальные устройства, создающие мнимый статизм. У генераторов с разной величиной положительного статизма нагрузку будет брать тот генератор, у которого статизм меньше.

Неравномерность распределения нагрузок между параллельно работающими генераторами недолжна превышать 20% их номинальной мощности ( номинального тока генератора ).

23.Параллельная работа двух генераторов постоянного тока.

Равномерность распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами достигается при использовании метода мнимого статизма. Управляющие сигналы I_yk = k_k (I_k —I_ср) подаются на вход регуляторов напряжения на уравнительные обмотки, магнитодвижущие силы которых взаимодействуют с магнитодвижущими силами рабочих (управляющих) обмоток. Цепь уравнительных обмоток присоединяется к минусовым выводам генераторов . Роль балластных сопротивлений R_б выполняют калиброванные резисторы или сопротивления обмоток дополнительных полюсов. Балластные сопротивления должны быть равны между собой, так как только при равномерном распределении нагрузки между генераторами (I₁ =I₂ ... = I_n) падение напряжения на балластных сопротивлениях одинаково, и по уравнительным обмоткам ток не протекает (1_ук =0).

Если допустить, что регуляторы всех генераторов настроены астатически и параметры их уравнительных цепей одинаковы, то для k-ro генератора U_k= U_ko –S_yI_yk где U_ko напряжение астатически настроенного регулятора напряжения; S_y-статизм регулятора по уравнительному току; I_yk ток в уравнительной обмотке k-го генератора.

Уравнительный ток определяется выражением I_yk= (R_бI_k- U_у)/ R_у где Uу — напряжение на уравнительной шине; R_Y — сопротивление уравнительной обмотки и ее соединительных проводов.

В соответствии с первым законом Кирхгофа сумма уравнительных токов ∑Iук =0. Это значит, чтоR_б∑I_у - nU_у=0,

а U_у= (R_б∑I_к)/n= R_бI_ср

Таким образом, напряжение на уравнительной шине пропорционально среднему значению тока нагрузки, а управляющий сигнал I_yk поступающий на вход k-ro регулятора напряжения, I_yk=(R_б/R_у )( I_k- I_ср) пропорционален отклонению тока k-ro генератора от среднего значения тока нагрузки, и ,следовательно, нагрузка распределяется по методу мнимого статизма.

В каналах систем электроснабжения всегда устанавливают однотипные генераторы и поэтому необходимо, чтобы при параллельной работе нагрузка между ними распределялась равномерно. Равномерность распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами достигается при использовании метода мнимого статизма.

Процесс выравнивания нагрузок удобно рассматривать на примере параллельной работы двух генераторов постоянного тока, снабженных угольными регуляторами напряжения . Если предположить, что генератор G1 имеет более высокое напряжение, чем генератор G2, то при равенстве сопротивлений в плюсовых цепях генераторов и балластных сопротивлений ток I₁, отдаваемый первым генератором, больше тока I₂ второго генератора. Следовательно, падение напряжения на балластном сопротивлении в цепи первого генератора больше, чем в цепи второго, а потенциал точки б больше потенциала точки а. В этом случае по уравнительной цепи протекает ток от точки б к точке а.

Уравнительная и рабочая обмотки электромагнита регулятора напряжения соединены так, что их м. д. с, для регулятора более нагруженного генератора G1 складываются, а для регулятора менее нагруженного генератора G2 вычитаются. Вследствие этого сила притяжения электромагнита регулятора генератора G1 несколько возрастает, угольный столбик удлиняется, сопротивление его, а следовательно, и сопротивление цепи возбуждения генератора G1, увеличиваются, что приводит к понижению напряжения генератора G1 и его тока нагрузки, Для второго генератора напряжение и ток возрастают. Рассмотренный процесс распределения нагрузок возможен при идентичности параметров параллельно работающих генераторов.

Особенность схемы параллельной работы генераторов состоит в том, что при отключении одного из генераторов от сети необходимо разомкнуть уравнительную цепь. В противном случае напряжение работающего генератора под воздействием уравнительной обмотки будет понижаться, так как уравнительная цепь стремится понизить напряжение более нагруженного генератора и повысить менее нагруженного. В данном случае ток нагрузки второго генератора равен нулю, и уравнительная цепь снизит напряжение включенного генератора.