Классификация авиационного электрооборудования
Содержание
Введение
2. Классификация авиационного электрооборудования
3. Требования к электрооборудованию
Список литературы
Введение
В настоящее время нет такой области техники, где бы не применялось электричество. Это обусловлено преимуществами электрической энергии перед другими видами энергии.
Термин «авиационное оборудование» на современных летательных аппаратах объединяет большое количество разнообразных бортовых систем и комплексов. К ним относятся системы электроснабжения и системы и системы электрооборудования планера и двигателя, внутренние и внешние светотехнические устройства, системы автоматического управления полетом, навигационные системы и пилотажно-навигационные комплексы, системы приборного оборудования, системы обеспечения жизнедеятельности экипажа, оптико-электронные системы и ряд других систем.
При помощи электрической энергии осуществляет авиадвигателей; работа многочисленных механизмов, приборов, аппаратов и радиоустройств; обогрев и сигнализация; обеспечение жизнедеятельности человека на больших высотах.
Объем электрооборудования зависит от многих факторов. Важнейшие из них: назначение самолета; его величина; скорость, дальность и высота полета; тип авиадвигателя. Однако для ориентировочных анализов общих закономерностей электрификации самолетов и для сравнения их электрооборудования ограничимся лишь двумя показателями: назначением и величиной самолета.
По назначению самолеты можно разделить на военные, транспортные, пассажирские, специальные (например, сельскохозяйственного назначения, спортивные, учебные, заправщики и др.).
Система электроснабжения постоянного и переменного тока. Преобразователи электрической энергии Самолётные генераторы постоянного тока. Регулирующая аппаратура генераторов. Параллельная работа генераторов. Регулирование напряжения генераторов постоянного тока. Химические источники тока. Аккумуляторные батареи. Классификация. Генератор переменного однофазного тока и его регулирующая аппаратура. Система переменного трёхфазного тока. Параллельная работа генераторов переменного тока. Однофазные электромашинные преобразователи. Трёхфазные электромашинные преобразователи. Статические преобразователи постоянного тока в переменный. Статические преобразователи переменного тока в постоянный - выпрямительные устройства. ( ПК^З, ПК-17, ПК-19, ПК-23). Раздел 11. Система распределения электрической энергии Распределительные сети. Классификация систем распределения. Аппаратура защиты. (ПК-3, ПК-21, ПК-40).
Классификация авиационного электрооборудования
Классификация элементов электрооборудования производится по ряду признаков.
По функциональному признаку электрооборудование самолетов делится на агрегаты и системы. Агрегаты -- это изделия, выполняющие однозначную функцию. Системой называется совокупность агрегатов, электрически соединенных между собой определенной связью и взаимодействующих в рамках единого решения какой-либо задачи.
По энергетическому признаку из комплекса электрооборудования выделяются две группы: потребители (или приемники) электроэнергии и система электроснабжения.
Системой электроснабжения самолета называется совокупность систем генерирования (или преобразования) и распределения электроэнергии. Различают две части такой системы: первичную и вторичную.
Первичная система электроснабжения может быть основной и вспомогательной. Они отличаются следующим: генераторы основной системы вращаются от маршевого двигателя самолета или от двигателя несущего винта вертолета; вспомогательная или резервная система дополняет основную или заменяет ее при снижении, рулежке или стоянке самолета, когда его маршевые двигатели работают на малых оборотах или остановлены. Вспомогательная система получает электроэнергию от аккумулятора или от автономной вспомогательной силовой установки (ВСУ).
Вторичная система электроснабжения система, питаемая преобразующими устройствами от первичной системы.
Соответственно этим двум системам различают и источники электроэнергии: первичные (генераторы, аккумуляторы) и вторичные (инверторы, выпрямители, трансформаторы).
Первичная система состоит из систем генерирования и распределения. В первую из них входят источники электроэнергии и аппаратура управления, обеспечивающая автоматическую работу. Вторичная система преобразования включает в себя преобразователи и аппаратуру автоматического управления ими. Обе системы - первичная и вторичная - имеют системы распределения электроэнергии, состоящие из распределительных устройств (РУ) и сети, образованной проводами и сетевыми аппаратами.
Различают три режима работы системы элёктроснабжения:
1) нормальный режим, при котором нормально функционируют элементы системы, обеспечивая бесперебойное питание всех потребителей;
2) ненормальный режим, который возникает вследствие внезапной потери или ухудшения управления системой. Такой режим - редкое, случайное явление, возникающее из-за отказа части элементов системы. Этот режим может быть кратковременным (например, сработала защита), после чего система возвращается в нормальный режим, или длительным (система переходит в аварийным режим);
3) аварийный режим, при котором система в полете не отдает необходимую мощность или не обеспечивает требуемое качество электроэнергии для потребителей. В этом случае потребители переключаются на оставшиеся исправными системы или на аварийную систему. (Аварийной называется система электроснабжения, питаемая специальными аварийными источниками электроэнергии: аккумуляторами, преобразователями, генераторами вспомогательных силовых установок (ВСУ)).
Все электрические установки на самолете в зависимости от характера их работы и взаимной связи между собой можно подразделить на источники и потребители электрической энергии, бортовую (электрическую) сеть и систему электрического зажигания.
Источниками электроэнергии на самолете являются генераторы, которые преобразуют механическую энергию вращения первичного двигателя в энергию электрическую. 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 мин и двукратную перегрузку в течение 10 с перерывом 1 ч. Они рассчитаны на нормальную работу при температуре окружающего воздуха от до +60 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 тепмагнитные материалы.
Для уменьшения массы и габаритных размеров генераторов повышают рабочие частоты вращения, которые составляют от 4000 до 9000.
При работе на земле поверхность коллекторных пластин покрывается тончайшей пленкой, состоящей из двух слоев: окиси меди и графита (политура), что является естественным смазывающим слоем между щеткой и коллектором. На высоте воздух разряжен, и здесь из-за малого содержания кислорода и влаги такой слой не образуется. Чтобы предотвратить чрезмерный износ щеток в высотных условиях, искусственно создают смазывающий слой между щеткой и коллектором. Для этого медщетки, применяемые в авиационных генераторах, пропитывают веществами, создающими смазывающий слой.
В качестве аварийного источника энергии, когда первичный двигатель не работает, а также в качестве дополнительного источника энергии в моменты, когда мощность от системы требуется большая, чем мощность генератора, используются аккумуляторы, включаемые параллельно в систему.
В основном применяются свинцово-кислотные аккумуляторы, допускающие большие токи разряда (стартерный режим), что очень важно для электромеханизмов запуска.
Распределение электрической энергии между потребителями осуществляется через электрическую сеть, которая состоит из проводов, аппаратуры защиты и аппаратуры управления, штепсельных разъемов сети и коммутационно-распределительных устройств.
Электрические исполнительные механизмы преобразуют электрическую энергию для разнообразных целей. В общем случае такое преобразование осуществляется с помощью различных электрических двигателей, передающих движение исполнительным устройствам через механические преобразователи движений. В зависимости от вида двигателя, преобразующего электрическую энергию в механическую, различают электродвигательный и электромагнитный приводы. Электромагнитный привод применяется главным образом в тех случаях, когда исполнительный механизм имеет малый ход или требует поворота на небольшой угол и без преодоления больших усилий.
Применяемая электрическая энергия различается по роду тока, напряжению и частоте. Электрические системы подразделяются на системы постоянного, переменного тока и смешанные.
В системах постоянного тока электрическая энергия генерируется и распределяется в основном на постоянном токе, и только некоторые потребители питаются переменным током от преобразователей. В системах постоянного тока, когда несколько генераторов приводятся в действие от авиационных двигателей, легко решается задача их параллельной работы; электродвигатели имеют большой пусковой момент, хорошие характеристики позволяют легко и в широких пределах регулировать скорость. Вместе с тем в такой системе тяжелы и малонадежны преобразователи постоянного тока, сложны коммутационные аппараты, велики радиопомехи. При передаче электрической энергии большой мощности и малого напряжения значительно увеличивается вес проводов и аппаратуры. На больших высотах двигатели и генераторы постоянного тока сильно искрят, поэтому быстро портятся коллекторы и щетки. В связи с этим в последние годы наметилась тенденция перевода электропитания с постоянного тока на переменный, т. е. на такие системы, в которых генерирование и распределение электрической энергии производится в основном на переменном токе и лишь некоторые потребители питаются постоянным током от выпрямителей. Следует отметить, что системы переменного тока позволяют легче преобразовывать электрическую энергию одного напряжения в другое.
Электрические системы, в которых генерирование и распределение электрической энергии производится как на постоянном, так и переменном токе, называются смешанными.
В настоящее время на отечественных самолетах установлен следующий стандарт напряжения:
а) для систем постоянного тока -- 27--28 в. На некоторых тяжелых самолетах принято стандартное напряжение 110 и 220 в, для специальных целей (в радиоустановках) применяется постоянный ток напряжением 250, 750, 1 100 и 2 500 в;
б) для систем переменного тока --26, 36, 115 в для однофазного тока и 208/120 в для трехфазного тока (на некоторых самолетах-- 200/115 в). Для отдельных установок находят применение напряжения 5 000, 10 000 и 20 000 в.
Стандартной частотой переменного тока принята частота 400 гц и только в некоторых случаях применяют частоты 125, 500 и 800 гц.
Электрическая сеть самолета выполняется по однопроводной, двухпроводной и смешанной схемам. При однопроводной схеме изолируется от массы самолета только один (плюсовой) провод -- вторым (минусовым) проводом является металлический корпус самолета. При такой схеме питания источник и все потребители должны иметь соединение с корпусом самолета, и к каждому потребителю электроэнергия подводится через плюсовой провод. В двухпроводной сети на каждом источнике и потребителе имеются два провода (плюс и минус). Сеть с корпусом самолета не связана. Смешанные сети имеют обобщенную сеть минусовых проводов, но без использования корпуса самолета.
Для бортовой сети низкого напряжения применяют провода типа ЛПРГС (лакированный провод, резиновый, гибкий, самолетный) и типа БПВЛ (бумажный провод, виниловый, лакированный).
Для бортовой сети высокого напряжения применяют провода с резиновой изоляцией. Минимальное сечение проводов -- 0,35 мм2 ,максимальное -- 50 мм2.
Защита электрической сети от перегрузки или коротких замыканий осуществляется плавкими предохранителями и биметаллическими автоматами защиты сети (АЗС).
Основными источниками электроэнергии на самолете, как уже указывалось, являются генераторы постоянного или переменного тока. Приведение генераторов во вращение может осуществляться от вала авиационного двигателя, вспомогательной силовой установки, ветродвигателей (ветрянок), использующих скорость воздушного потока.
В связи с переходом на переменный ток и повышением мощности генераторов наметилась тенденция использовать для привода генераторов независимые двигатели.
Значительных улучшений весовых показателей электросистем удалось достичь при установке на турбореактивных и турбовинтовых двигателях стартер-генераторов. Стартер-генератор представляет собой электрическую машину, сцепленную с валом компрессора и работающую во время работы реактивного двигателя в качестве генератора электрической энергии, а во время запуска двигателя -- в качестве стартера в двигательном режиме.
Для получения постоянного тока более высокого напряжения, чем стандартное, в самолетных радиоустройствах применяются одноякорные преобразователи (умформеры). Умформер совмещает в одном корпусе две электрические машины -- двигатель постоянного тока, работающий от бортсети, и генератор постоянного тока высокого напряжения. Для преобразования постоянного тока бортовой сети в переменный применяются инверторы.