Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

На ЛА используются генераторы постоянного и переменного тока. Генераторы постоянного тока имеют в своем составе щеточно-коллекторный узел (механический выпрямитель) на основе подвижных контактных соединений. Наличие щеточно-коллекторного узла (механического контакта) снижает надежность работы генератора (особенно при высотных полетах), увеличивает трудозатраты на необходимое обслуживание генератора, не позволяет повысить напряжение генератора (принято U = 28,5 В). На новых ЛА применяются так называемые бесконтактные генераторы постоянного тока, которые вместо щеточно-коллекторного узла снабжены полупроводниковым выпрямителем (полупроводниковыми диодами). Это позволяет исключить основные недостатки, присущие щеточно-коллекторным генераторам. Генераторы переменного тока выполняются бесконтактными. Генератор переменного тока типа ГТ – это так называемый генератор с вращающимися полупроводниковыми выпрямителями. Для обеспечения бесконтактности и автономности возбуждения этот генератор выполнен в виде агрегата, состоящего из возбудителя, подвозбудителя и основного генератора. Возбудитель применяется для обеспечения автономности возбуждения генератора, и его возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, выполненных в виде «звездочки», расположенной на роторе. При вращении ротора в трехфазной якорной обмотке подвозбудителя наводится переменная электродвижущая сила (ЭДС) и возникает переменный ток, который выпрямляется в регуляторе напряжения (в состав генератора не входит) и протекает по обмотке возбуждения возбудителя.

В якорной обмотке возбудителя возникает ЭДС, протекает ток, который выпрямляется и подается на обмотку возбуждения основного генератора, и в трехфазной обмотке якоря основного генератора наводится переменная ЭДС. Авиационные генераторы приводятся во вращение от авиационных двигателей через редукторы.

Приводы генераторов постоянного тока – обычные механические редукторы. Так как частота вращения авиационных двигателей не постоянна, а зависит от режима их работы (малый газ, максимум, крейсерский режим и т. д.), то и генераторы постоянного тока вращаются не с постоянной частотой, а имеют определенный диапазон частот вращения порядка 4000—9000 об/мин (генераторы с расширенным диапазоном частот вращения). Чтобы частота тока у генератора переменного тока на выходе была стабильной, он должен иметь постоянную частоту вращения. Поэтому между авиационными двигателями и генераторами переменного тока устанавливаются специальные приводы постоянной частоты вращения (ППЧВ), иногда называемые приводами постоянной скорости (ППС).

ППЧВ представляет собой устройство, имеющее входной и выходной валы и систему стабилизации частоты вращения выходного вала. Таким образом, генератор переменного тока, сочлененный с выходным валом ППЧВ, имеет постоянную частоту вращения. ППЧВ бывают (по виду использующейся в них промежуточной энергии) гидравлическими, пневматическими, электромеханическими, механическими. На ЛА, в зависимости от их конструкции, типа и мощности потребителей электрической энергии, может устанавливаться различное количество генераторов (от 1 до 12) различной мощности. В настоящее время на ЛА наиболее широко применяются следующие типы генераторов. Генераторы постоянного тока: типов ГСР, ГСБК мощностью Р = 3 : 24 кВт, напряжением 28,5 В. Буквы в обозначении генераторов означают: Г – генератор; С – самолетный; Р – с расширенным диапазоном частот вращения; БК – бесконтактный. Цифры в маркировке генератора означают его номинальную мощность в кВт.

Если в маркировке генератора присутствует буквосочетание СТ, то данный генератор может использоваться в режиме стартера (стартер-генератор), т. е. в режиме электродвигателя. Используется принцип обратимости электрических машин: электрический генератор может работать в качестве электродвигателя, и наоборот. Режим стартера используется при запуске авиадвигателя для раскрутки его ротора.

Пример: ГСР-СТ-12/40 – стартер-генератор мощностью 12 кВт в генераторном режиме и 40 кВт – в стартерном режиме. Генераторы переменного тока используют синхронные мощностью от 4 до 120 кВА ГТ, ГО и др. Например, ГТ-30 – генератор трехфазный мощностью 30 кВА.

Аппараты управления и защиты источников электрической энергии выполняют функции управления и защиты. Функция управления сводится к тому, что источник электроэнергии подключается к самолетной сети только тогда, когда он исправен, а нагрузка подключается к источнику, когда качество электроэнергии отвечает требуемому. Управление также подразумевает отключение источника в любой момент времени. Функция защиты означает предотвращение развития аварийных режимов в электроэнергетической системе.

В случае возникновения аварийного режима аппаратура защиты должна:

1) определить место возникновения аварийного режима;

2) отключить поврежденный участок электрической системы;

3) подключить резерв (если он есть).

Типичными аварийными режимами, могущими возникнуть в системах постоянного тока, являются:

1) повышение или понижение напряжения (при выходе из строя системы регулирования напряжения);

2) короткие замыкания.

В системах переменного тока, кроме того, могут быть следующие аварийные режимы:

1) чрезмерное повышение или понижение частоты;

2) неравномерность нагрузок по фазам генератора.

Аппараты управления и защиты имеют по несколько чувствительных элементов, которые контролируют необходимое число параметров электроэнергии, а также устройство логической обработки сигналов, поступающих с чувствительных элементов, которое вырабатывает в соответствии с ситуацией необходимые управляющие воздействия на исполнительные элементы.

Элементной базой большинства аппаратов управления и защиты являются интегральные микросхемы и контакторы. К аппаратам защиты сети относятся плавкие предохранители и биметаллические автоматы защиты сети. Эти агрегаты предназначены для отключения проблемных участков сети в случае возникновения в них токовых перегрузок или коротких замыканий.

Плавкими предохранителями называют электрические аппараты, имеющие плавкий элемент. Этот элемент (медная, серебряная, цинковая проволока или пластина) плавится при прохождении по нему тока, сила которого превышает номинальную, и при этом разрывает цепь, в которую он включен. Плавкие предохранители имеют малые габаритные размеры, просты по конструкционному исполнению и достаточно надежны в работе. Их недостатки: одноразовость действия, большой разброс параметров (и невозможность их проверки), трудозатраты при замене.