- Требования к системам распределения электроэнергии. 10 минут.
Для передачи и распределения электрической энергии от источников первичной и вторичной энергосистем к приемникам электроэнергии необходимо иметь промежуточное связывающее устройство. Таким устройством является система передачи и распределения электрической энергии, включающая электрическую сеть со всевозможным монтажным и установочным оборудованием. Система передачи и распределения электроэнергии должна обеспечивать надежную и бесперебойную передачу электроэнергии от источников питания к приемникам электроэнергии. Общеавиационные: 1. Влагостойкость; 2. Возможность работать в широком диапазоне атмосферных давлений; 3. Пожаробезопасность (её обеспечивают, в том числе, средства молниезащиты); 4. Эксплуатационная пригодность (например, легкий доступ к аппаратам защиты, быстрая их замена и др.); 5. Минимальный вес габариты; 6. Электробезопасность. К электрическим сетям предъявляется ряд специфических требований. 1. Обеспечение надежного и бесперебойного снабжения приемников электроэнергии, т. е. обеспечение высокой эксплуатационной надежности, малой уязвимости и большой живучести. Это требование реализуется резервированием, использованием замкнутых сетей, раздельным питанием в полете наиболее ответственных потребителей и их резервных агрегатов или двусторонним питанием наиболее ответственных потребителей. Для увеличения живучести сети выполняют таким образом, чтобы по возможности уменьшить последствия воздействия боевых средств противника. Для этого независимые линии сети, а также линии к основным и резервным агрегатам прокладываются по различным бортам летательного аппарата. Взаимодублирующие агрегаты по возможности размещаются на некотором удалении один от другого. Наиболее ответственные участки сети располагаются так, чтобы они были защищены от осколков силовыми элементами конструкции летательного аппарата. Применяются специальные меры по уменьшению опасности повреждения шин всех распределительных устройств, например их изолируют или выполняют монтаж шин в изолированном от корпуса коробе. 2. Обеспечение высокого качества электрической энергии. Электрическая сеть должна быть рассчитана так, чтобы отклонение напряжения на клеммах приемников электрической энергии не превышало значений, допустимых отклонений напряжения первичных и вторичных источников питания (не более ± 10%). Качество электрической энергии зависит не только от набора источников питания, но и от системы передачи и распределения электрической энергии, конфигурации и защиты первичной распределительной сети. Так, например, способствуют повышению качества электроэнергии применение многоканальных питательных сетей, хорошая селективность и быстродействие защиты, питание мощных потребителей от РУ, находящихся вблизи источников питания, монтаж сети по кратчайшим маршрутам с минимальным количеством соединений и переходных сопротивлений в контактах и т. п. 3. Обеспечение защиты радиооборудования и магнитных приборов от помех, возникающих при работе агрегатов электрооборудования. Состав 1. Электрическая распределительная сеть: электрические провода и шины; 2. Установочно – монтажное оборудование; 3. Коммутационная аппаратура; 4. Аппаратура защиты от КЗ и перегрузок; 5. Приборы контроля; 6. Системы защиты от помех; 7. Устройства защиты от статического электричества. - Классификация электрических распределительных сетей летательных аппаратов. 30 минут.
Электрическая сеть летательного аппарата является основным элементом системы передачи и распределения электрической энергии, и ее классификация во многом определяется системой энергоснабжения. Подразделяются по следующим признакам: 1. по способу и системе распределения электрической энергии По способу распределения электрические сети могут быть с автономным (раздельным) распределением электроэнергии и неавтономным. При автономном(раздельном) распределении электроэнергии каждый источник подключается к отдельной сети, от которой питается группа приемников электроэнергии. Подобный способ распределения необходим, когда источники электроэнергии не могут работать совместно (параллельно). Основными причинами, при которых источники не могут работать параллельно, являются различный род тока, различный уровень напряжения или частоты, нестабильность частоты. При неавтономном распределении однородные источники постоянного переменного тока работают на общую сеть, к которой подключены все приемники электрической энергии. По системе распределения сети постоянного и переменного тока подразделяются на централизованные, смешанные, децентрализованные и раздельные (автономные). Первые три предусматривают параллельное включение источников электроэнергии. В централизованнойсистеме питания вся энергия от источников подается к одному общему центральному распределительному устройству (ЦРУ), а от него — к отдельным приемникам электроэнергии. В смешаннойсистеме только часть электроэнергии поступает к ЦРУ, остальная же — к групповым распределительным устройствам: распределительным коробкам (РК) и щиткам (РЩ), электрощиткам (ЭЩ), пультам и т. п. При децентрализованной системе электроэнергия подается к шинам нескольких ЦРУ (основным шинам энергоузла), расположенным рядом с генераторами. К приемникам электроэнергия поступает непосредственно от ЦРУ или через РУ. Рис.2.1. Системы распределения а – централизованная, б - децентрализованная Раздельная система характеризуется тем, что каждый источник электроэнергии подключается на отдельную электрическую сеть и обеспечивает электроэнергией присоединенные к ней приемники электроэнергии. 2. По роду тока: постоянного тока, переменного тока; 3. По напряжению: низкого напряжения (до 60 В), повышенного напряжения (60-1000 В); высокого напряжения (свыше 1000 В); Сети постоянного тока низкого напряжения и трехфазного тока повышенного напряжения, как правило, применяются в первичных системах. 4. По назначению: питательные сети; распределительные сети; Часть электрической сети, по которой осуществляется передача энергии от источников к распределительным устройствам (ЦРУ, РУ и т. п.), называется питательной. Участок питательной сети, соединяющий источник с шинами распределительных устройств, и участки электрической сети, связывающие ЦРУ и РУ, называют первичной распределительной сетью. Рис.2.2. Схема питательной и распределительной сети Распределительная сеть, служащая для передачи и распределения электрической энергии от распределительных устройств к приемникам электроэнергии, называется вторичной распределительной сетью. Участок распределительной сети, питающий группу потребителей от распределительного устройства через общий аппарат защиты, называют фидером. 5. По геометрии (способу технического исполнения): разомкнутые; замкнутые; сетчатые; кольцевые; одноканальные; много канальные; их сочетания. 6. По системе передачи электроэнергии: однопроводные (однофазные); двухпроводные; трехпроводные (трехфазные). Подробно рассмотрим пункты 4, 5, 6 классификации. По конфигурации сети разделяют на разомкнутые и замкнутые. Разомкнутой сетью называют сеть, в которой каждое РУ как при нормальной работе системы электроснабжения, так и при отказах получает питание только от одного ЦРУ (РУ подключаются к другому ЦРУ). (Рис.1) В свою очередь разомкнутые сети делятся на радиальные, магистральные и смешанные. В разомкнутых радиальных сетях все РУ подключаются к ЦРУ параллельно (рис.2.3). В таких сетях легко достигается селективность защиты, резервирование и автоматизация контроля их состояния. Простота монтажа и эксплуатации способствуют их широкому применению на небольших самолетах и вертолетах. При отсутствии резервирования безотказность такой сети определяется безотказностью ЦРУ. Отказ одного РУ не влияет на работу других. Рис.2.3, а. Схема разомкнутой радиальной сети Разомкнутые магистральные сети характеризуются тем, что в них отдельные РУ соединяются последовательно (рис.2.3, б). В таких сетях труднее осуществить селективность защиты и резервирование. Напряжение на шинах всех РУ различно, изменение нагрузки одного РУ оказывает влияние на напряжение на шинах всех остальных РУ. Безотказность магистральной сети ниже, чем радиальной, так как отказы одного РУ влияют на работу всех остальных. Рис.2.3, б. Схема разомкнутой магистральной сети В смешанных сетях РУ подключаются к ЦРУ как параллельно, так и последовательно: РУ потребителей большой мощности и потребителей, работа которых влияет на безопасность полета, соединяются по радиальной схеме, а менее ответственных потребителей — по магистральной. Замкнутой сетью называется сеть, в которой отдельные РУ при нормальной работе системы электроснабжения получают питание от двух или более шин ЦРУ (от двух или более независимых источников). Замкнутые сети, так же как и разомкнутые, могут быть радиальными и магистральными. Замкнутые радиальные сети (рис.2.4, а) по сравнению с разомкнутыми характеризуются большей безотказностью, так как при обрывах и к. з. в линии передачи от одного ЦРУ к РУ при правильно выбранной селективности защиты и отказе одного из источников питания (отсутствии напряжения на одном из ЦРУ) электроснабжение потребителей не прекращается. Рис.2.4.а. Схема замкнутой радиальной сети В замкнутых магистральных сетях (рис. 2.4, б) напряжение на шинах РУ при симметричном распределении нагрузок изменяется незначительно. Разновидностью замкнутых магистральных сетей являются многократно замкнутые сети, отличающиеся от замкнутой сети наличием соединений, указанных на рис. 2.4, б пунктиром. Сеть такого типа более надежна. Рис.2.4, б. Схема замкнутой магистральной сети Рис. 2.5. Схема замкнутой магистральной сети с двухсторонним питанием Такая сеть проста, легко организовать защиту от коротких замыканий и перегрузок. Но низка живучесть и надежность в эксплуатации. Применяются на малых ЛА, для питания локальных сетей, при резервировании отдельных участков и т.д. Кольцевая сеть (Рис. 2.6) и сетчатая сеть(Рис. 2.7) используется для повышения надежности распределения электроэнергии. Как видно из рисунков, кольцевая, а особенно сетчатая сеть (она – разновидность кольцевой) обладают высокой живучестью и обеспечивают бесперебойное снабжение. Однако расчет кольцевой и сетчатой сети и последующий выбор защиты с учетом всех возможных аварийных режимов является очень сложной задачей, что ограничивает применение их на ЛА. Многоканальная питательная сеть связывает источник электроэнергии с ЦРУ, или ЦРУ с РУ, или РУ с РУ путем прокладки нескольких параллельных каналов. Более тяжелая, но более надежная и живучая. Рис. 2.6. Схема кольцевой сети Рис. 2.7. Схема сетчатой сети В основу наименования электрической сети обычно берут конфигурацию, канальность, защиту и назначение и, как поясняющие элементы, род тока, напряжение, частоту, систему передачи и распределения. На летательных аппаратах электрическая сеть представляет собой комбинацию различного вида замкнутых и разомкнутых питательных сетей. Число комбинаций питательных сетей велико. Их характер определяется назначением летательных аппаратов и ролью того или иного распределительного устройства в обеспечении надежности электроснабжения приемников электроэнергии и вытекающей отсюда безопасности полета. - Элементы электрических сетей. 40 минут.
В данном вопросе рассматриваем следующие элементы: 1. Электрические провода (шины); 2. Установочно – монтажное оборудование; 3. Коммутационная аппаратура; 4. Аппаратуры защиты от коротких замыканий и перегрузок источников энергии, приемников энергии и проводов; 5. Системы защиты от помех; 6. Устройства защиты от статического электричества. Установочно-монтажное оборудование К УМО относятся: 1. Распределительные устройства; 2. Сетевые разъемы (штепсельные и зажимные); 3. Металлические трубы, желоба и короба для прокладки проводов; 4. Хомуты для крепления (отбортовки) проводов и жгутов; Распределительные устройстваслужат для размещения в них шин, коммутационной и защитной аппаратуры. Распределительные устройства выполняются в виде РК (ЦРК), щитки АЗС, электропульты и т.д. РК располагаются в удобных местах и закрыты легкосъемными люками. Выполняются в виде коробок из стекловолокна, имеют крышки, иногда с прозрачными крышками. Сетевые разъемыслужат для соединения отдельных участков электросети, подсоединения приборов и агрегатов. Виды: силовые вводы, болтовые соединения, клеммные колодки, штепсельные разъемы. Силовые вводы применяются для прохода через перегородки герметических кабин и отсеков ЛА. Место прохода герметизируется. Рис.3.1. Герметичный силовой ввод 1 – виниловая лента; 2 – наружный фланец; 3 – внутренний фланец; 4 – резиновая муфта; 5 – нитки крепежные; 6 – хомут; 7 – тиоколовая замазка Болтовые соединения служат для стыковки наконечников проводов мощных потребителей с наконечниками сети, для соединения участков силовых проводов. Защита от самоотворачивания. Клеммные колодки используются для соединения и разветвления проводов сечением до 25 мм2. Устанавливаются в РК, и вообще где угодно. Закрываются прозрачными крышками с уплотнением. Крепление наконечников проводов производится гайками или болтами. Защита от самоотворачивания. Рис. 3.2. Клеммная колодка 1 – крепежный винт; 2 – текстолитовая прокладка; 3 – клеммный болт; 4 - колодка Штепсельные разъемы наиболее распространены и состоят из штепсельной розетки и штепсельной вилки с накидными гайками. Число контактных штырей – от 2 до 50. Разновидностей очень много (разный диаметр, количество штырей, форма, наличие герметизации, вид покрытия и т.д.). Защита от самоотворачивания. Рис. 3.3. Штепсельный разъем 1 – провод; 2 – штырь; 3 – гнездо; 4 – розетка; 5 – крепежный винт; 6 - вилка Маркировка ШР имеет буквенно-цифровой код. Например: ШР20У4ЭШ4, где ШР – штепсельный разъем; 20 – посадочный диаметр разъема, мм.; У – угловой; 4 – число штырей; Э – экранированный; Ш – штыри установлены в съемной части разъема; 4 – группа в таблице разъемов, характеризующая распределение штырей в данном разъеме. Покрытие штырей – серебро, золото. Если вместо букв У, Э, Ш стоят соответственно буквы П, Н, Г, это указывает на то, что ШР прямой, неэкранированный, герметический. Герметический штепсельный разъем (ШРГ) имеет двустороннюю вилку и две розетки. Двусторонняя вилка крепится на герметической перегородке двумя круглыми гайками (гайкой и контрогайкой). Данная серия рассчитана на температуру до +60°С. Соединители серии РТ (разъем теплостойкий) по конструкции аналогичен серии ШР, но более теплостойкий: 2Рт – до +250° С; 4РТ – жаростойкие. Недостаток ШР и РТ – большие габариты. Соединители серии РМ (разъем малогабаритный) в двух вариантах: РМ – до +100° С; 2РМ – до +200° С. Соединитель аэродромного питания маркируется ШРАП (штепсельный разъем аэродромного питания) для цепей постоянного тока, ШРА – для переменного тока. (ШРАП-500К; ШРА-400-ЭФ – для трехфазного тока). Для прокладки проводов используются жгуты, металлические трубки, металлические оплетки, металлические коробки. Электрические провода Используются медные и (редко) алюминиевые провода следующих марок: БПВЛ, БПВЛА, БПВЛЭ, МГШВ, ПТЛ, БИН, БПТ, МШВ и др. БПВЛ:БП – бумажная (хлопчатобумажная) пряжа; В – винипластовая изоляция (винипласт – жесткий материал с высокими показателями механических и изоляционных свойств, продукт пластификации поливинилхлорида). Л – лакирована ХБ - оплетка. А – алюминиевый провод; Э – экранированный; Все БПВЛ многожильные. Жилы луженые. Температура – до 90 градусов. Рис. 3.4. Провод БПВЛ Провода марки БПВЛА в основном применяются в питательных электрических сетях в целях уменьшения веса сети (в 2 раза легче медных). Алюминиевые провода изготавливаются обычно сечением 30, 50, 70 и 95 мм2 Кроме того, алюминиевые провода допускают кратковременную сравнительно большую токовую нагрузку, так как теплоемкость алюминия больше теплоемкости меди. Однако алюминиевые провода по сравнению с медными обладают меньшей механической прочностью и при монтаже требуют более сложной технологии заделки наконечников Особенности заделки алюминиевых проводов в медные наконечники: наконечник луженый горячим, а не гальваническим способом, специальная противокоррозионная паста (50% цинковый порошок, 50% вазелин) паста пуансон. БПТ: бортовой провод повышенной теплостойкости с изоляцией из фторопласта, обмотан и оплетен стекловолокном и пропитан лаком. Эксплуатируется при температуре до 250 °С. ПТЛ, ПТЛЭ: теплостойкий лакированный, температура до 250 градусов, изоляция фторопластовая, оболочка из лакированного стекловолокна. МГШВ (МГШВЭ): мягкий, гибкий, с шелковой (Ш) и виниловой (В) изоляцией, Э – экранированный. Применяется там, где необходима повышенная гибкость. БИН (БИНЭ): Б - бортовой, И – износоустойчивый, Н – нагревоустойчивый; Э – экранированный. Относится к сравнительно новым видам проводов. ПВЛ: провод высоковольтный лакированный. В эксплуатации необходимо знать марки и характеристики проводов эксплуатируемого летательного аппарата. Это необходимо для ремонта, для выяснения причин отказов. Коммутационная аппаратура Для управления потребителями и источниками электроэнергии применяется коммутационная аппаратура, которая по способу приведения подразделяется на аппаратуру прямого (ручного) и дистанционного действия. К аппаратуре прямого действия относятся выключатели и переключатели, кнопки и концевые выключатели. В зависимости от схемы переключения цепей аппараты делятся на переключающие, выключающие и включающие. Переключение в коммутационных аппаратах происходит мгновенно (в течение 0,01 с) независимо от времени перемещения органов управления. Это достигается за счет использования упругости пружинных передач и принципа "смалывающегося рычага". Самолетные выключатели выпускаются двух видов: серии ВГ для целей постоянного тока напряжением до 30В; серии В-200 для цепей переменного тока напряжением до 220В. Величина коммутируемого тока - до I5A. Рис. 3.5 .Конструкция выключателя В200П: 1 — выводы; 2 — контакты; 3 — рукоятка управления; 4 — корпус; 5 — пружина Перекидные имеют два фиксированных положения (ВГ-15К, ППГ-5, В-45); Есть переключатели с нейтралью (2ППНГ-15К). Имеют три фиксированных положения, одно – нейтральное. Цифра 2 число коммутируемых цепей. Нажимные выключатели и переключатели ВН-10, ПН-15. Буква Г везде означает герметичное исполнение. Кнопки выпускаются тоже двух типов: КНЗ - нормально замкнутые и КНР - нормально разомкнутые, с током коммутации до 5А. Количества цепей, коммутируемых одной кнопкой, может доходить до восьми. Кнопки могут также иметь функцию выключателя, переключателя и быть нажимными. Пример – кнопки типа КНР (например 4КНР – управление триммером). Рис. 3.6 .Конструкция кнопки 4КНР: 1 — головка кнопки; 2 — корпус; 3 — контактный механизм; 4 — выводы Микровыключатели отличаются от выключателей тем, что приводятся в действие каким-либо элементом устройства, а также кинематикой. Мгновенность срабатывания микровыключателей обеспечивается плоской бронзовой пружиной, служащей также в качестве токоподводящей пластины для подвижных контактов. По кинематике этой пластины микровыключатели можно разделить на две группы: у первой - переключается одна пара контактов, у второй - две пары. Концевые выключатели предназначены для автоматического включения, выключения и переключения электрических цепей и устанавливаются на ЛА в качестве концевых ограничителей положения механизмов. Они бывают с большим ходом штока (МВШ-2Т) и малогабаритные (ВК-140, КВ-9, КВ-20) с малым ходом штока. В обозначениях концевых выключателей серии ВК-140 (ВК1-140 ВК2-140, ВК1-141А, ВК1-142Б, ВК2-141В и др.) цифра 1 указывает на то, что провода к выводам подсоединяются пайкой, цифра 2 соответствует присоединению винтами; числа 140, 141, 142 обозначают назначения концевого выключателя: ВК-140 – переключатель; ВК-141 - включатель, ВК-142 — выключатель. Буквы А Б В и т. д. или буквы с цифрами обозначают конструкцию штока В связи с введением новых общесоюзных нормалей на концевые выключатели их условные обозначения изменены. Так, например, концевые выключатели ВК1-140, ВК1-140А-1, ВК2-140-1Т, ВК2-140В-2Т имеют условные обозначения соответственно A80l, А801А, А812Т, А812В, а концевые выключатели КВ-9, КВ-9АТ, КВ-20Т — соответственно Д701, Д713, В612. Концевые выключатели рассчитаны на длительный режим работы в сетях постоянного тока напряжением до 30 В. При их монтаже необходимо следить за тем, чтобы нажимное усилие управляющего элемента было направлено строго по оси штока (кнопки). К аппаратуре дистанционного действия относятся контакторы и коммутационные реле, представляющие собой электромагнитные устройства, с якорем которых связаны контакты. Реле конструктивно выполняются поворотного типа с Ш-образным сердечником на коммутируемые токи до 5-I0A. Контакторы рассчитаны на коммутацию токов более 10А и выполняются втяжного типа. В настоящее время применяются контакторы типа КМ, КП и ТК, основными элементами которых являются обмотка электромагнита и контактная система. Обмотка электромагнита контакторов (КМ-ЮОД, КМ-200Д, КМ-400Д и КМ-600Д), предназначенных для продолжительного (длительного) режима работы, выполняется секционированной (рис. 3.7), состоящей из двух последовательно включенных обмоток: включающей O1 и удерживающей О2. При отсутствии напряжения на обмотках электромагнита обмотка O2 замкнута вспомогательными контактами ВК. В начальный момент после включения контактора в сеть ток будет протекать только по включающей (пусковой) обмотке O1. Малое сопротивление обмотки обусловливает создание достаточно большого электромагнитного усилия, в результате чего происходит движение подвижной части контактной системы до соприкосновения с неподвижной. Шток электромагнита нажимает на шинку вспомогательных контактов, которые, размыкаясь, включают последовательно с включающей обмоткой удерживающую обмотку электромагнита. Суммарное сопротивление секционированной обмотки электромагнита позволяет обеспечить продолжительную работу контактора. Потери во включенном состоянии уменьшаются, что приводит к уменьшению массы и габаритных размеров контакторов. Рис. 3.7. Принципиальная схема контактора с секционной обмоткой электромагнита Все реле и контакторы имеют обмотку, рассчитанную на постоянный ток. Обмотки коммутационных реле, предназначенных для включения в цепь переменного тока, имеют встроенный полупроводниковый выпрямитель. Для коммутации цепей переменного тока возможно применение реле, работающих на переменном токе. При этом увеличение массы магнитопровода и обмотки реле компенсируется отсутствием выпрямителя. Для устранения вибрации якоря применяется короткозамкнутый виток (рис. 3.8), который располагается на магнитопроводе. При наличии витка притяжение якоря происходит под действием двух магнитных потоков Ф1 и Ф2, существующих одновременно, но сдвинутых в пространстве и по времени. При переходе одного потока через нуль другой имеет какое-то определенное значение, благодаря чему электромагнитная сила не снижается до нуля при переходе переменного тока через нуль. Рис. 3.8. Реле переменного тока Контакторы, применяемые в настоящее время на летательных аппаратах (типа К, КМ, КП, ТКЛ, ТКС и др.), можно классифицировать по следующим признакам: назначению (включающие, переключающие), режиму работы (кратковременного, длительного), конструкции электромагнита (клапанного, втяжного типа), количеству обмоток (однообмоточные, двухобмоточные), количеству коммутируемых цепей (одноцепевые, сдвоенные, трехцепевые) и т. п. Маркировка унифицированных коммутационных электромагнитных аппаратов отражает их назначение и конструкцию: 1-я буква маркировки показывает максимальное напряжение, на которое рассчитана обмотка; М - менее IB; Ш-3B; П - 15В; Т - З0 В; С-115 В; Д-200 В; 2-я буква указывает назначение аппарата: В- реле времени; Д - детекторное реле; К- коммутационное реле или контактор; Н-реле напряжения; П- обмотка включается на переменный ток; Т- токовое реле; 3-я буква означает: Н-нуль целых; Е- единицы; Д-десятки; С-сотни; Т- тысячи ампер коммутируемого тока, число которых показывает цифра, стоящая на четвертом месте (4-й знак); 5-й и 6-й знаки характеризуют кинематику аппарата: О - открытые контакты (включатель); П - переключающие контакты. Следующие затем цифры означают число коммутируемых цепей; 7-й знак отражает режим работы аппарата: Д - длительный; К -кратковременный; И- импульсный; Дальнейшие знаки не всегда стабильны по назначению. Так, если в шифре 8 знаков, то 8-й знак отражает особенности исполнения: Т - теплостойкое, Г- герметичное, У - ударостойкое, Д -всеклиматическое. Если в шифре 9 знаков, то 8-й знак означает допустимую температуру окружающей среды: 0-до +60 или +85°С; 1- До +100°; 2-до +200 и т.д. 9-й знак в этом случае отражает особенности исполнения. Рис. 3.9.Конструкция контактора ТКД-503ДА: 1 — корпус; 2 —возвратная пружина; 3 — контактная панель; 4 — подвижные пластины с контактами;5 — буферная пружина; 6 — подвижный сердечник; 7 — неподвижный сердечник; 8 — обмотка электромагнита; 9 — вспомогательные контакты Защитная аппаратура В процессе эксплуатации на летательных аппаратах могут возникнуть аварийные режимы не только в системе энергоснабжения, но и в системе передачи и распределения электрической энергии, в частности а электрической сети. Защитная аппаратура обеспечивает отключение поврежденных участков сети или отдельных приемников электроэнергии, подключение приемников к новым участкам сети с помощью автоматов включения резерва (АВР). Защита от короткого замыкания генератора и его фидера обычно осуществляется аппаратами дифференциальной защиты, а отдельных участков сети — аппаратами максимально-токовой защиты. К последним относятся плавкие предохранители и автоматы защиты с биметаллическими элементами. Плавкие вставки-предохранители. К простейшим аппаратам максимально-токовой защиты относятся плавкие (ПВ, СП), тугоплавкие (ТП) и инерционно-плавкие (ИП) предохранители и биметаллические автоматы защиты АЗС и АЗР, имеющие ампер-секундную характеристику с зависимой от тока выдержкой времени. Предохранители являются аппаратами защиты одноразового действия. Предохранители ПВ и СП выпускаются для тока от 2 до 40 А и изготовляются закрытыми с медной, серебряной или цинковой (СП) тщательно отполированной нитью или пластиной. Цинковая пластина предохранителя СП несколько увеличивает инерционность, однако резко сокращает горение дуги в момент срабатывания предохранителя вследствие выделения большого количества деионизирующих газов. Предохранители ТП выпускаются на токи 200, 400, 600 и 900 А и предназначены для установки в цепях источников электрической энергии и мощных приемников электроэнергии. Медная полоса предохранителя заключена в асбоцементный корпус, обеспечивающий при перегорании повышение давления внутри корпуса и улучшение процесса гашения электрической дуги за счет выделения газов из материала корпуса. Рис. 3.10. Предохранитель типа ТП Тугоплавкие предохранители (ТП) также малоинерционны и применяются для защиты силовых цепей с малыми пусковыми токами. Получить плавкую вставку со значительной выдержкой времени (инерционная АСХ) можно только применяя специальную конструкцию, как у инерционного предохранителя ИП (5, 10, 15, 20, 30, 35, 50, 100, 150 и 250 А). Рис. 3.11. Предохранитель типа ИП Инерционно-плавкие предохранители (ИП), имея значительную выдержку (при 2Iном - в течение 1,3-2,3 мин, при 7Iном - от 2 до 10 с), защищают электрические цепи приемников электроэнергии с большим пусковым током, главным образом электродвигателей, у которых IПуск=I(3-8)IНоМ. Предохранители ИП рассчитываются по номинальному току приемников без учета пусковых токов. Ампер-секундные характеристики различных типов плавких вставок (ПВ, СП, ТП и ИП) отличаются критическим током Iкр. Предохранители типа ПВ малоинерционны, типа СП обладают большой инерционностью, однако оба типа не обеспечивают защиты потребителей с большими пусковыми токами. Автоматы защиты могут быть однофазными и трехфазными с непосредственным или дистанционным управлением. Биметаллические пластины автоматов защиты могут нагреваться одним из трех способов: непосредственным, косвенным или комбинированным. В первом случае биметаллический элемент нагреваетсяпроходящим по нему током (или его частью) защищаемой цепи,во втором — специальным нагревательным элементом, при комбинированном применяются оба способа. Покинематической схеме механизма биметаллические автоматы защиты с прямым нагревом выполняются двух типов: автоматы без свободного расцепления органа управления контактной системой АЗС (на токи 3-50 А) и автоматы со свободным расцеплением АЗР (на токи 6—150 А), конструкция которых несколько сложнее первых. Автомат защиты сети АЗС (рис. 3.12) включается с помощью рукоятки 5. При этом пружина 6, помещенная внутри рукоятки, сжимается, а каретка 2 нижним концом 3 рычажной рукоятки перемещается, преодолевая возвратную пружину 9. Как только поршень 4 рукоятки перейдет на вторую половину двуплечевого рычага с подвижным контактом 7, он под действием разжимающейся пружины 6 замкнет контакты. Одновременно защелка 1 каретки 2 попадет на зуб 11, приваренный к биметаллической пластине 10, обеспечивая удержание контактов в замкнутом положении. Если рабочий ток превысит допустимое значение, то нагретая биметаллическая пластина прогнется вниз, освобождая защелку 1. Под действием возвратной пружины 9 каретка 2 переместится влево и переведет рычажную рукоятку 5 в крайнее правое положение. Контакты 7 и 8 разомкнутся. АЗС работает не только как автомат защиты, но и как обычный выключатель. При отключении АЗС вручную каретка продолжает оставаться во взведенном состоянии с помощью защелки 1 и зуба 11. Нажатием рычажной рукоятки АЗС позволяет удерживать защищаемую цепь во включенном состоянии независимо от перегрева биметаллической пластины. Такой режим иногда используется для обеспечения включенного состояния некоторых ответственных приемников электроэнергии (вооружения, связи, органов управления самолетом и т. п.). АЗС можно устанавливать в цепях, безопасных в пожарном отношении. Рис. 3.12. Конструктивная схема автомата АЗС: 1 — защелка; 2 — каретка; 3 — конец рычажной рукоятки; 4 — поршень; 5 — рукоятка; 6 — пружина: 7— подвижной контакт; 8 — неподвижный контакт; 9 — пружина: 10 — биметаллическая пластина: 11 — зуб Автомат защиты АЗР (рис. 3.13) включается также с помощью рычажной рукоятки 3. При ее повороте подвижная ось 2, перемещаясь в прорези рычага (собачки) 4, переводит ось вспомогательной пружины 9 в крайнее правое положение. При этом пружина 9 сначала сжимается, а затем разжимается и перебрасывает конец рычага 6 в крайнее левое положение, замыкая контакты 1 и растягивая возвратную пружину 7. 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. В случае протекания через биметаллическую пластину 8 тока, превышающего номинальный, свободный конец ее прогнется вверх и повернет рычаг 5 механизма свободного расцепления, освобождая опору рычага 4. Рычаг, выйдя из зацепления, под действием пружин 9 и 7 повернется на оси по часовой стрелке. Одновременно конец рычага 6 отойдет вправо, размыкая контакты 1. Удержать же контакты в замкнутом состоянии или вновь замкнуть их нажатием рукоятки 3 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 5 механизма свободного расцепления под действием биметаллической пластины переместится и расцепится с рычагом 4, что не позволит рычажной рукоятке 3 замкнуть контакты 1. При перемещении рычажной рукоятки 3 рычаг 4 поворачивается вокруг своей оси, а пружина 9 не будет деформироваться и нажимать рычаг 6, замыкающий контакты 1. 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). Основным преимуществом автомата АЗР по сравнению с АЗС является относительно большая разрывная мощность при отключении токами короткого замыкания, которая обеспечивается разрывом цепи в двух точках, что улучшает условия гашения дуги. АЗР по сравнению с АЗС имеют лучшие ампер-секундные характеристики. Рис. 3.13. Конструктивная схема автомата АЗР: 1- контакты; 2 - подвижная ось; 3 - рукоятка; 4- собачка рычага; 5, 6 - рычаги; 7- возвратная пружина; 8- биметаллическая пластина; 9- пружина В настоящее время промышленностью выпускаются герметичные тепловые автоматы защиты АЗСГ, АЗРГ(К), АЗФ1, АЗ3, предназначенные для защиты электрических цепей постоянного и переменного тока (К - у автоматов для кабин с красным светом). АЗФ, АЗ3 для сетей переменного тока – увеличен зазор между контактами при разрыве цепи и изолирована рукоятка управления от металлической крышки корпуса. Как отмечалось, аппараты защиты должны быть быстродействующими и иметь селективность (избирательность). Селективность действия защиты в электрической сети можно обеспечить увеличением выдержки времени или тока срабатывания последовательно включенных в цепь аппаратов защиты. При этом минимальная выдержка времени должна быть у аппарата защиты, находящегося вблизи потребителя, а максимальная — около источника электрической энергии. Практически это можно осуществить подбором их ампер-секундных характеристик. Аппаратура защиты от радиопомех Для обеспечения нормальной работы радиотехнических устройств и приборов на летательном аппарате выполняется комплекс мероприятий, предотвращающих возникновение помех, увеличивающих затухание помех или уменьшающих связи источников помех с указанной аппаратурой. Предотвращение самопроизвольных разрядов электростатического электричества и связанных с ними помех осуществляется металлизацией и специальными электростатическими разрядниками. Металлизация — надежное электрическое соединение гибкими перемычками подвижных частей (площадью более 2 м2 или длиной более 0,5 м) и элементов летательных аппаратов, имеющих изолированные разрывы. Благодаря металлизации искусственно выравниваются их электрические потенциалы и тем самым предотвращается возникновение разряда статического электричества. Металлизация не может устранить помехи от разрядных процессов между летательными аппаратами и атмосферой, поскольку она не устраняет самих электростатических разрядов. Для предотвращения возникновения помех при разряде обшивки летательных аппаратов от электростатических зарядов на консолях крыла или оперении, т. е. в местах, наиболее удаленных от радиоаппаратуры, устанавливают разрядники в виде очень тонкого острия или метелочки из хлопчатобумажной ткани, пропитанной парафином. Источником помех, попадающих в радиоприемные устройства через антенны, может служить коммутационная аппаратура. Электромагнитные колебания, возникающие при коммутации электрических цепей, обычно подавляются в месте их возникновения с помощью экранировки. Для устранения помех, попадающих в радиоаппаратуру через цепи питания, применяются сетевые фильтры, которые включаются в цепи коллекторных машин, работающих в длительном режиме (генераторов, преобразователей, электронасосов и др.). Электрические фильтры включаются на выходы коллекторных электрических машин и других электрических аппаратов. Фильтры состоят из катушек индуктивности и конденсаторов или только из конденсаторов. Принцип действия электрического фильтра основан на том, что индуктивности, обладая большим реактивным сопротивлением токам высокой частоты, а конденсаторы — большим реактивным сопротивлением токам низкой частоты ослабляют искажение напряжения сети, от которой питается радиоаппаратура. Для устранения помех радиоприему, вызванных низкочастотными колебаниями, применяются фильтры, состоящие только из конденсаторов, которые подключаются к выходным клеммам источников помех, например коллекторных электрических машин. Рис. 3.14. Фильтр для снижения высокочастотных помех | Требования дать под запись в конспект. Каждое требование комментировать примерами. Состав дать под запись в конспект. Классификацию дать под запись в конспект. Показать слайд 1 или начертить на доске Питательную и распределительную сеть показываю на слайде с рис. 2 Показать слайд с рис.3. Рисуют в конспект. Показать слайды с рисунками. Студенты рисуют в конспект. Показать на плакатах АЗС, РК, электрощитки и электропульты. Показать студентам образцы сетевых разъемов. Показать образцы ШР. Показать образцы авиационных проводов Показываю образцы коммутационной аппаратуры Маркировку контакторов, реле дать под запись Показать слайд контактора Показать образцы защитной аппаратуры Показать образцы предохранителей Показать слайд предохранителей ТП, ИП Ампер- секундные характеристики предохранителя ИП нарисовать на доске Классификацию автоматов защиты дать под запись Показать слайд АЗС, пояснить принцип работы Показать слайд автомата защиты АЗР, пояснить принцип его работы Способы защиты от радиопомех дать под запись Нарисовать на доке образец фильтра для снижения высокочастотных помех |
