ТОКА 200/115 В, 400 Гц

Cистемы электроснабжения переменного трехфазного тока 200/115В являются более современными по сравнению с системами электроснабжения постоянного тока и смешанными системами самолетов подобного класса. Анализ показывает, что система электроснабжения, в которой в качестве первичной принята система переменного тока по сравнению с системой электроснабжения постоянного тока низкого напряжения, имеет лучшие технико-экономические и массовые показатели и более высокие показатели надежности. Её можно подразделить на два типа:

Ø а) переменного трехфазного тока постоянной частоты;

Ø б) переменного трехфазного тока нестабильной («гуляющей») частоты.

Системы переменного тока стабильной частоты используются на самолетах гражданской авиации дальних и средних магистральных воздушных линий (ИЛ-62, ИЛ-76, ИЛ-86, ТУ-154, АН-72, АН-74, АН- 22, АН-124, ЯК-42, AH-148).

На рис. 3. представлена система электроснабжения переменного тока стабилизированной частоты.

Рис. 3. Структурная схема СЭС переменного трёхфазного тока стабильной частоты. Г -генератор; ППЧВ—привод постоянной частоты вращения; ВЫПР - выпрямитель; АККУМ – аккумулятор; ТРАНС. - трансформатор

На самолетах с системой электроснабжения переменного тока основными источниками электрической энергии являются генераторы переменного трёхфазного тока напряжением 208/120 В частотой 400 Гц, которые приводятся во вращение от маршевых двигателей. Количество генераторов определяется количеством двигателей. В основном на самолетах ГА применяется раздельная работа генераторов, но на ВС ИЛ-62, ИЛ-76 генераторы переменного тока могут работать параллельно, что значительно усложняет их энергоузлы.

Резервным источником электроэнергии в этой сети может служить генератор переменного трехфазного тока, установленный на ВСУ.

В СЭ самолетах ГА применяются бесконтактные генераторы типа ГТ. В этих генераторах отсутствуют скользящие контакты и щетки, а связь между ротором и статором осуществляется магнитным полем. Для возбуждения генератора используются два возбудителя. Это дополнительные генераторы, размещенные рядом с основным. Один возбудитель работает от постоянных магнитов и питает обмотку возбуждения второго возбудителя, а он, в свою очередь, питает обмотку возбуждения основного генератора.

Между авиационным двигателем и синхронным генератором включается устройство, преобразующее переменную скорость вращения авиационного двигателя в постоянную скорость вращения генератора (привод постоянной частоты вращения - ППЧВ). На самолетах ГА используются два типа ППЧВ: воздушно-турбинный и гидравлический. Воздушно-турбинный привод использует сжатый воздух от компрессора авиадвигателя АД. Но используется энергия сжатого воздуха только для коррекции оборотов генератора, а основная мощность поступает к генератору от АД напрямую через редуктор. Гидравлический привод используется на более новых самолетах (Як-42, АН-72, АН-74) и на перспективном АН-148. Этот привод выполнен по схеме насос-двигатель плунжерного типа. Причем, как и на воздушно-турбинном, он используется для коррекции оборотов, а остальная мощность подводится через суммирующий редукторм от АД.

Каждый генератор образует свой энергоузел, в который входит аппаратура регулирования и защиты. Она автоматически поддерживает постоянным напряжение генератора и отключает генератор при повышении и понижения напряжения и частоты, а также от короткого замыкания и обрыва фаз.

Аварийным источником электроэнергии для питания самых важных потребителей переменного однофазного тока напряжением 115 В служит электромеханический или статический преобразователь типа ПО или ПОС, получающий питание от аварийной шины постоянного тока.

Так как система переменного трехфазного тока напряжением 200/115В на указанных ВС является первичной, то мощность потребителей этой системы по сравнению с вторичными также самая большая. Самолеты с основной системой электроснабжения переменного тока укомплектованы двумя меньшими по мощности вторичными системами: постоянного тока напряжением 27В и переменного трехфазного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц. Каждая из вторичных систем имеет также основные, резервные и аварийные источники электроэнергии.

Основными и одновременно резервными источниками СЭ постоянного тока являются выпрямители типа ВУ или ТВБ, которые преобразуют переменный ток 200/115 В в постоянный 27 В. Аварийными источниками электроэнергии постоянного тока являются аккумуляторные батареи, которые в нормальном полете подзаряжаются от выпрямителей. В СЭ = 27 В имеются основные и аварийные шины. Питание, подключение и нагрузка аварийной шины аналогичны СЭ =27В.

Основными и одновременно резервными источниками вторичной СЭ переменного трехфазного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц являются понижающие трехфазные трансформаторы 200/115 В на 36 В, а аварийными – электромеханические или статические трехфазные преобразователи типа ПТ или ПТС.

Для значительной части потребителей безразлично, током какой частоты они будут питаться. Поэтому на перспективных ВС преполагается устанавливать системы электроснабжения, в которых нет ППЧВ, поэтому генераторы вырабатывают напряжение нестабилизированной частоты. На рис.4 показана структурная схема системы электроснабжения переменного тока нестабилизированной частоты со статическим преобразователем частоты.

Рис.4. Структурная схема СЭС переменного трехфазного тока нестабилизированной частоты с использованием преобразователя частоты.

В такой системе генератор, приводимый во вращение от авиационного двигателя, имеет переменную частоту. Основная часть потребителей подключается к напряжению генератора переменной частоты.

После генератора включаются трехфазные статические преобразователи частоты, которые являются основными и резервными источниками вторичной системы переменного трехфазного тока напряжением 200/115 В. Статические преобразователи частоты вырабатывают напряжение 200/115 В стабилизированной частотой 400 Гц.

Для получения постоянного тока низкого напряжения 27 В используются выпрямители, получающие питание также от генераторов.Паралельно с выпрямителями включены аккумуляторы.

В качестве вторичной системы используется также система переменного трёхфазного напряжением 36 частотой 400 Гц. Основными источниками этой системы являются трансформаторы, получающие питание от системы 200/115 В стабилизированной частоты 400 Гц.

Такая система, например, установлена на перспективном военно - транспортном самолете, разработанным АНТК им. Антонова АН-70.

СЭС переменного трехфазного тока нестабилизированной частоты может быть также выполнена, как показано на рис.5.

Рис. 5 Структурная схема системы электроснабжения на переменном токе нестабильной частоты с использованием выпрямителей и статических преобразователей постоянного тока в переменный. Г - генератор; ПР-ЛЬ преобразователь; АККУМ - аккумулятор.

В этой системе напряжение вырабатывается также генераторами переменной скорости вращения.

Вторичной системой электроснабжения здесь является система постоянного тока напряжением 27 В, источниками которой являются выпрямители и аккумуляторы.

Вторичными системами при этом являются также системы трехфазного переменного тока стабилизированной частоты 400 Гц напряжением 200/115 В и 36 В. Источниками этих систем являются электронные статические преобразователи, которые получают питание от системы постоянного тока. Такой системой оборудован новый отечественный самолёт АН-140.

ПРЕИМУЩЕСТВА СЭ ~200/115 В

1. Отсутствие у генераторов типа ГТ и асинхронных двигателей щеточно-коллекторного узла, что значительно снижает их массу и повышает надежность.

2. СЭ имеет меньшую массу сети по сравнению с СЭ = 27 В, т. к. напряжение сети высокое.

3. Генераторы переменного тока имеют больший к.п.д. по сравнению с генераторами = 27 В.

4. Переменное напряжение легко трансформируется в любое напряжение и постоянный ток.

5. Отсутствует электролиз корпуса.

НЕДОСТАТКИ СЭ ~200/115 В

1. Наличие ППЧВ усложняет конструкцию, снижает надежность, имеет значительный вес.

2. Имеются трудности параллельной работы генераторов, т.к. требуется два регулятора по активной и реактивной мощности, что значительно усложняет систему.

3. Асинхронные двигатели имеют малый пусковой момент и существуют трудности в регулировании их оборотов.

Аварийные режимы работы СЭ ~200/115 В

Рассмотрим в целом работу СЭ в аварийных режимах работы. В нормальном режиме генераторы обычно не загружены на свою полную номинальную мощность и питают через распределительные устройства (РУ) свою группу потребителей. Один из генераторов, кроме своих основных потребителей питает также отдельную сеть приборов, на которую подключены особо важные потребители. Выпрямительные установки подключены через основную и аварийную шины на все потребители постоянного тока = 27 В. Аккумуляторы подсоединяются к аварийной шине постоянногог тока и подзаряжаются от выпрямителей. Один из выпрямителей может быть резервным. Аварийные преобразователи отключены.

При отказе одного из генераторов, его сеть с помощью реле автоматически подключится на работающий, генератор. Если на ВС более двух генераторов, то при отказе второго энергоузла все генераторы загружаются на 100%, а если мощности не хватает, то отключается часть второстепенных потребителей.

Полный аварийный режим работы СЭС переменного тока. При отказе всех генераторов отключаются основные источники постоянного тока 27В (выпрямители) и переменного трехфазного тока 36В (трансформаторы) и СЭ переходит на полный аварийный режим. При этом остаются работать аккумуляторные батареи, от которых получат питание только потребители аварийной шины постоянного тока и аварийные преобразователи переменного тока, запитывающие аварийные шины однофазного тока напряжением 115 В и трехфазного напряжением 36 В (рис. 6). К этим аварийным источникам подключаются особоважные потребители на 115В и 36В, которые также необходимы для безаварийного завершения полета.

Время полета при питании СЭС от аккумуляторов ограничивается их емкостью и указывается в руководстве по летной эксплуатации конкретного ВС (приблизительно 30 минут).

Если СЭС переменного тока переходит на полный аварийный режим работы, то экипажу согласно РЛЭ предписывается немедленная посадка на ближайшем аэродроме или (при наличии ВСУ) снижение до эшелона, на котором возможно запустить ВСУ, запуск ВСУ от аккумуляторов, и подключение на бортсеть резервного генератора ВСУ.

Рис.6. Структурная схема полного аварийного

режима СЭС ВС переменного тока 200/115В

Необходимо учитывать, что каждый неудавшийся запуск или холодная прокрутка ВСУ снижает время полета приблизительно на 5 минут. При работающем резервном генераторе ВСУ восстанавливается работа основных источников напряжения постоянного тока 27В и переменного трехфазного тока 36 В 400 Гц, аккумуляторы переходят на подзарядку от выпрямителей, а аварийные преобразователи автоматически выключаются.

Дата добавления: 2015-07-16