Подвозбудителя; Т1…Т3 – трансформаторы тока

Рис. 14. Принципиальная электрическая схема генератора ГТ60НЖЧ12П ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя; ОЯП – обмотка якоря

подвозбудителя; Т1…Т3 – трансформаторы тока

Принцип действия

При приведении ротора генератора (рис. 14) во вращение магнитные силовые линии постоянных магнитов взаимодействуют со статорной обмоткой подвозбудителя и наводят в ней переменную ЭДС, которая после выпрямления обеспечивает питание обмотки возбуждения возбудителя постоянным током. Благодаря этому в возбудителе образуется поток, индуктирующий в роторной обмотке возбудителя переменный ток. Последний выпрямляется вращающимися диодами и идет на питание обмотки возбуждения генератора, благодаря чему наводится основная ЭДС в обмотке якоря генератора. Процесс электромагнитной индукции развивается до полного самовозбуждения генератора и со статорной обмотки генератора снимается электроэнергия переменного тока частотой 400 Гц для питания бортовых приемников.

Особенности интегральной конструкции

Интегральная (объединенная) конструкция генератора характеризуется отсутствием переднего щита. Вал генератора имеет лишь один опорный подшипник. Со стороны стыковки он опирается на подшипник гидропривода. Появление интегральной конструкции – одна из последних тенденций в развитии самолетных генераторов переменного тока, направленная на объединение двух самостоятельных агрегатов (привода и генератора) в единый агрегат. Такое объединение позволяет существенно уменьшить габариты и массу этого агрегата. Объединение гидропривода и генератора с масляным распылительным охлаждением возможно потому, что «атмосфера» внутренних полостей как привода, так и генератора стали одинаковыми: и в той, и в другой полости масловоздушная смесь. В приводе она возникает из-за непосредственного масляного охлаждения всех обмоток и блока вращающихся выпрямителей. Существенным преимуществом интегральных конструкций является их конструктивная простота. Однако за конструктивной простотой скрывается самая совершенная технология изготовления, гарантирующая стабильность параметров при непрерывном воздействии на все элементы потоков горячего масла с большими скоростями в течение многих тысяч рабочих часов.

Вывод: в последнее время на летательных аппаратах все большее применение находят бесконтактные, в том числе и комбинированные генераторы переменного тока, обладающие рядом существенных преимуществ, а именно:

- высокая надежность работы, особенно в разряженной атмосфере на больших высотах, и меньше нагрев из-за отсутствия контактных колец и щеточных узлов;

- возможность применения статических магнитных регуляторов напряжения, вместо малонадежных угольных регуляторов;

- отсутствие радиопомех;

- простота обслуживания и др.

Вопрос № 2. Электрические и эксплуатационные характеристики генераторов переменного тока.

Основными электрическими характеристиками авиационных генераторов переменного тока следующие:

Число фаз

Соединение фаз

Напряжение, В

линейное 208

фазное 120

Ток нагрузки, А

Мощность, кВ А

Коэффициент мощности

Частота вращения ротора, об/мин

Частота, Гц 400(350-450)

Режим работы длительный, повторно-кратковременный

Масса, кг

Дополнительно могут быть представлены характеристики подвозбудителя.

Таблица № 2. Основные ТТД генераторов

Тип	Мощность, кВА	Колич фаз	Напряжение, В	Номинальный ток, А	Част. тока, Гц	Част. вращ. об/мин.	Масса, кг	Приме чания
ГТ-40ПЧ8
ГТ-60ПЧ8
ГТ-120ПЧ8
СГК-11/1,5КИС	11/1,5	1/3		92/23,4
СГК-30/1,5	30/1,5	3/1		48/12,5			37,5
ГТ-120НЖ412								ГП-22
ГТ-30НЖ412				83,3			12,5	ГП-21
ПГЛ-40								Интегр. исполн.

Основные технические данные СГС-30-8-2с

Линейное напряжение, В…………………………………..208

мощность длительная, кВА………….………………..…….30

ток нагрузки, А……..……………………………………...83,5

коэффициент мощности…………….…………………….0,85

диапазон частоты вращения, об/мин …………...5500…8700

диапазон частоты, Гц………………………….........66,6…580

напряжение возбуждения, В…………………….…….26…30

ток возбуждения, А.………………………………не более 40

ток возбуждения при холостом ходе, номинальном

напряжении и частоте вращения 8 700 об/мин, А .не менее 7

марка щеток…………….…………………………...…МГС-7

количество щеток……………………………...……………..4

размер щетки, мм……………………………........8´16´25,5

масса генератора, кг………………………...……………..41

режим работы…………………..………...продолжительный

В наземных условиях (без продува) в рабочем диапазоне частоты вращения в течение 15…20 мин допускается нагрузка, равная 30…50 % номинальной.

Для обеспечения надежной работы синхронного генератора должно быть обеспечено обслуживание, которое включает регулярный контроль в процессе эксплуатации напряжения и тока, внешний осмотр и периодическое выполнение установленных регламентных работ.

При осмотре генератора необходимо обратить внимание на:

а) состояние поверхности контактных колец: она должна быть чистой, без загрязнения и без следов подгара;

б) состояние щеток: они должны быть хорошо пришлифованы к кольцам, свободно, без заедания перемещаться в обойме щеткодержателя, канатики щеток должны быть расположены без натяга; необходимо обращать особое внимание на состояние канатика в месте выхода его из щетки и из кабельного наконечника;

в) затяжку клеммовых гаек.

Рис. 15. Разрез генератора СГС-30Б

Генераторы не имеют специального маслозащитного устройства, поэтому для обеспечения безотказной работы генератора на авиадвигателе необходимо, чтобы маслозащитное устройство приводного редуктора исключало возможность проникновения масла из редуктора в генератор.

Генератор СГС-30Б выполняется на левое направление вращения (против часовой стрелки), если смотреть со стороны привода, при этом чередование фаз правое.

Эксплуатационные характеристики.

Генератор рассчитан на работу при следующих условиях:

а) высота над уровнем моря до 18 000 м;

б) температура окружающего воздуха от –60 С до +50 С;

в) при относительной влажности окружающей среды до 98 % и температуре +20 ± 5 С;

г) при вибрациях, имеющих место на самолете.

Основные технические данные СГС-30Б

Линейное напряжение, В ………………………………….208;

Ток нагрузки, А ………………………………………........83,5;

Мощность (длительная), кВ·А …..………..…………….…..30;

Коэффициент мощности.………………………………….....0,8;

Диапазон частоты вращения, об/мин ……………..4200…9300;

Диапазон частоты, Гц.……………………………......210…465;

Напряжение возбуждения, В.…………………..………26…30;

Ток возбуждения, не более, А.………………...……………..55;

Коэффициент полезного действия, % ………….....не менее 80;

Ток возбуждения при холостом ходе,

номинальном напряжении и частоте

вращения 9 600 об/мин, А ………………….……...не менее 7,3;

Марка щеток……………………………………….……...МГС-7;

Количество щеток………………………………………….…...6;

Размер щетки, мм …………………………….……..10´20´20,5;

Коэффициент искажения синусоидальности

кривой напряжения при симметричной нагрузке

генератора в процентах, не более, %………………………….5;

Коэффициент искажения синусоидальности

кривой напряжения при несимметричной нагрузке

(с процентом несимметрии не более 20), не более, %………..8;

Масса генератора, кг ……………………………….…………30;

Режим работы…………………………..........продолжительный

Рис. 16. Детали и узлы стартер-генератора СГК-11/1,5КИС

Таблица 3 Номинальные данные генератора СГК-11/1,5КИС.

Параметры	Генераторы
Однофазный	Трехфазный
Номинальная мощность, В·А	11 000	1 500
Номинальное напряжение, В	120±3%	37±2%
Номинальный ток, А		23,4
Частота, Гц	400±2%	400±2%
Номинальный КПД	0,7	0,7
Коэффициент мощности (индуктивный)	0,8	0,8
Частота вращения, об/мин	8 000±3%
Режим работы	длительный
Чередование фаз	обратное
Масса, кг
Высотность, км	34,5

Генератор, регулятор напряжения и коробка защиты и управления выпускаются предприятием-изготовителем в отрегулированном состоянии и дополнительной регулировки не требуют.

При необходимости можно произвести подрегулирование уровня напряжения однофазного генератора на объекте при помощи выносного реостата ППЗ-43-68 Ом±10 %.

Для подрегулирования уровня напряжения необходимо вставить отвертку в шлиц оси реостата и плавно повернуть ее в нужном направлении. При повороте оси реостата вправо напряжение повышается, при повороте влево – снижается.

Для обеспечения надежности генератора СГК-11/1,5 КИС необходимо периодически контролировать его исправное состояние. Контроль исправности генератора и его аппаратуры осуществляется в системе автоматизированного контроля объекта.

Автоматизированный контроль позволяет проконтролировать:

• напряжение и частоту однофазного и трехфазного генераторов;

• срабатывание блока отсечки частоты;

• срабатывание блока защиты однофазного генератора;

• срабатывание блока защиты трехфазного генератора.

При отсутствии автоматизированного контроля, контроль исправности генератора осуществляется при регламентных работах по электрооборудованию.

Рис. 17. Разрез ротора и статора генератора ГТ60ПЧ6А

Технические данные ГТ60ПЧ6А

Генератор

Номинальная мощность, кВ×А ………………………………….60;

Номинальное напряжение (линейное), В………………….….208;

номинальный ток, А………………………...………………..166,7;

число фаз………………………………...…………………………3

соединение фаз……….«звезда» с выведенной силовой нейтралью;

номинальная частота вращения, об/мин……………..….…..6000;

коэффициент мощности…………………..……………..….0,8…1;

КПД (при номинальной нагрузке)………..…..…….не менее 0,87;

коэффициент искажения синусоидальности

кривой линейного напряжения:

а) при симметричной линейной нагрузке

от 0 до номинальной, %…………..…..……………..не более 4;

б) при работе двух выпрямительных устройств

ВУ-6А от одного канала, %……………..……..…….не более 8;

кратность установившегося тока короткого

замыкания генератора:

а) при симметричном трехфазном

коротком замыкании………………………………...не менее 3;

б) при однофазном коротком замыкании……………..не менее 6;

длительность тока короткого замыкания:

а) при трехфазном коротком замыкании, с……….…..не более 7;

б) при двухфазном коротком замыкании, с…….….…не более 4;

в) при однофазном коротком замыкании, с…………не более 1,5;

масса генератора, кг………………………………...не более 40,5.

Подвозбудитель

число фаз………………………...…………………………….......3;

соединение фаз………………«звезда» с выведенной нейтралью;

Напряжение холостого хода

при частоте вращения 6000 об/мин, В….…………………..50±2;

ток (длительный), А………………………………..…не более 2,5;

частота, Гц..……………………………………………………..800;

возбуждение………………………..……от постоянных магнитов

типа «звездочка»;

режим работы………………………………………...длительный.

Перегрузочная способность генератора:

а) при номинальной частоте вращения генератор в нагретом состоянии обеспечивает 50 % перегрузку по номинальной мощности в течение 5 мин;

б) при номинальной частоте вращения генератор в нагретом состоянии обеспечивает 100 % перегрузку по номинальной мощности в течение 5 с;

в) при номинальной частоте вращения генератора в наземных условиях без продува охлаждающим воздухом обеспечивает мощность 20 кВА в течение длительного времени.

Примечание. После перегрузок допускается номинальный режим; перегрузки могут повторяться не чаще, чем через 30 мин, при этом общее время работы при 200 % номинальной мощности не превышает 25 мин, а при 150 % – 25 ч на протяжении всего срока службы.

Рис. 18. Внешний вид генератора ГТ60НЖЧ12П

Основные технические данные ГТ60НЖЧ12П

Генератор

число фаз…………………………………..…………………..….3;

соединение фаз…….«звезда» с выведенной силовой нейтралью;

чередование фаз……………………………………..…..А – В – С;

линейное напряжение, В……………………..…….……208±2 %;

номинальная мощность, кВ×А……………………..….…..……60;

частота вращения, об/мин ………………..………………..12 000;

частота, Гц……………………...…………………….…...400±1 %;

коэффициент мощности (отстающий)…..……...…..не менее 0,8;

масса генератора (без охлаждающего масла), кг..…..не более 20;

режим работы…………………………………..продолжительный.

Эксплуатационная нагрузка генератора:

30 кВ·А при не менее 0,8 (отстающий) – 80 % ресурса;

60 кВ·А при не менее 0,8 (отстающий) – 20 % ресурса;

90 кВ·А в течение 5 мин по 4 раза на каждые 100 моточасов ресурса;

120 кВ·А в течение 5 с по 4 раза на каждые 500 моточасов ресурса.

Все виды перегрузок и короткие замыкания должны следовать с интервалами не менее 5 мин.

Примечание. В процессе эксплуатации генератор допускает перегрузки при не менее 0,8 (отстающий).

Расход масла в генератор через распылительные жиклеры и шарикоподшипник при температуре масла 149 С и избыточном давлении в корпусе 68,64 кПа.(0,7 кгс/см²)……..15–19 л/мин.

Температура масла на входе в генератор в нормальных условиях эксплуатации………………………...............................от +160 до–40 С,

при этом:

длительно…………………….…………………….до 120 С;

15 % ресурса……………...………………...….свыше 120 С.

Подвозбудитель

число фаз………………………………………….………...……..3;

соединение фаз………………«звезда» с выведенной нейтралью;

чередование фаз…………..…………………………….……6–5–4;

напряжение холостого хода при

частоте вращения 12 000 об/мин, В………………...…...45,5–48,3;

частота, Гц……………………………………………..….800±1 %;

возбуждение………….от постоянного магнии типа «звездочка».

Условия эксплуатации

Генератор стоек, прочен и устойчив к следующим внешним механическим воздействиям, фактически имеющим место на объекте: вибрации, механическим ударам многократного действия, линейным ускорениям.

Генератор стоек и устойчив при внешних климатических условиях:

а) атмосферное давление рабочее, пониженное...2 кПа (15 мм.рт.ст.);

б) повышенная температура среды, предельная…..…….+185 С;

для неработающего генератора повышенная

температура среды…………………….…………….…+140 С;

в) пониженная температура среды предельная……….…..–60 С;

г) повышенная относительная влажность

при температуре +35 С, предельная…………….……....98 %;

д) соляной (морской) туман:

водность……………………………..………………2–3 г/м ;

температура…………………………………..………..+35 С;

е) плесневые грибы:

повышенная относительная влажность…………....95–98 %;

температура…………………………………………....+29 С.

Вывод: характеристики генераторов переменного тока зависят от типа генератора и особенностей его конструкции. Но основные параметры остаются едиными, характеризующие его мощность и частоту выдаваемого напряжения.

Заключение.

Синхронные авиационные генераторы выполняются с независимым возбуждением от бортовой сети постоянного тока или от собственного возбуждения. Обмотка возбуждения располагается на роторе или статоре.

При расположении обмотки возбуждения на статоре генераторы выполняются с явно выраженными полюсами. При расположении обмотки возбуждения на роторе магнитная система может быть как с явно, так и с неявно выраженными полюсами.

Выбор той или иной магнитной системы в основном определяется мощностью и частотой вращения генератора.

У мощных генераторов якорная обмотка поменялась ролями со статорной, так как при расположении ее на роторе требуются контактные кольца больших размеров и возрастает площадь щеток для съема больших токов, что усложняет конструкцию, уменьшает надежность и увеличивает размеры генераторов. При размещении обмотки возбуждения на роторе требуются только два контактных кольца. При размещении обмотки якоря на статоре также улучшаются условия охлаждения.

В генераторах с обмоткой возбуждения, расположенной на статоре, имеющих явно выраженные полюсы (СГО-8, ГО-4ПЧ4), конструктивные материалы статора используются лучше, т.к. корпус генератора выполняет функции магнитопровода. Такие генераторы мощностью до 30 кВА имеют массу примерно на 15% меньше, чем масса генераторов с обмоткой возбуждения на роторе. У более мощных генераторов это преимущество исчезает из-за увеличенной контактной системы якоря (кольца и щеточный узел становятся достаточно громоздкими).

Для получения формы кривой напряжения генератора переменного тока близкой к синусоидальной полюса якоря выполняются скошенными по продольной оси электрической машины.

Вопросы для самоконтроля.

1. Назовите основные типы генераторов переменного тока выпускаемых авиационной промышленностью.

2. Назовите устройство и принцип действия генераторов переменного тока с контактными кольцами.

3. Назовите устройство и принцип действия бесконтактных синхронных генераторов переменного тока

4. Назовите основные электрические и эксплуатационные характеристики генераторов переменного тока.

5. Назовите технические характеристики генераторов переменного тока с контактными кольцами.

6. Назовите технические характеристики бесконтактных синхронных генераторов переменного тока.

Литература

1. А.А.Лебедев "Автоматическое и электрическое оборудование летательных аппаратов", стр. 51-65.

2. А.П. Барвинский, Ф.Г.Козлова "Электрооборудование самолётов." стр. 44-79

3. М.М. Красношапка "Электроснабжение ЛА", стр. 142-151.

4. В.В.Глухов, И.М. Синдеев, М.М. Шемаханов "Авиационное и радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов", стр. 10-12.

Преподаватель цикла ВВС военной кафедры при ГУАП

майор ___________ Д. Коликов