Статические преобразователи
Статические преобразователи постоянного тока в переменный состоят из следующих устройств:
— высокостабильный задающий генератор (настроенный, как правило, на частоту 1200 Гц), собранный на полупроводниках;
— полупроводниковый усилитель мощности.
Таким образом в статических преобразователях отсутствуют подвижные элементы, что и определило их название.
Статические преобразователи постоянного тока в переменный заменили электромашинные на всех магистральных самолётах в течение последних 30 – 40 лет, что обусловлено следующими достоинствами:
— мгновенный выход на режим (не более 0,2 сек);
— не требуют обслуживания в процессе эксплуатации на самолёте;
— имеют более высокий КПД (у некоторых преобразователей до 90 %).
Обозначения статических преобразователей:
Буквы ПТС обозначают – преобразователь трёхфазный статический.
Буквы ПОС обозначают – преобразователь однофазный статический.
На сегодняшний день наиболее часто используются преобразователи:
8. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ СО СМЕШАННОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
На самолётах со смешанной системой электроснабжения на каждом маршевом двигателе предусмотрены один или два стартёр-генератора, работающие параллельно и один генератор переменного тока.
Стартёр-генераторы являются основными источниками постоянного тока. Ввиду того, что для электрического запуска газотурбинного двигателя требуется большое количество энергии, электроэнерговооружённость этих самолётов чрезвычайно высока – на двухдвигательном самолёте (Ан-24, Ан-26, Ан-30) одного генератора достаточно для питания всех потребителей постоянного тока. На четырёхдвигательном самолёте (Ил-18, Ан-12) двух генераторов достаточно для безопасного завершения полёта.
На самолётах предусмотрена вспомогательная силовая установка (ВСУ), представляющая собой газотурбинный двигатель небольшой мощности. Совместно с ВСУ работает отдельный стартёр-генератор, который обеспечивает раскрутку ротора ВСУ при запуске, а после запуска работает, как резервный генератор. Основная функция резервного генератора – обеспечение автономного электрического запуска маршевых двигателей.
Аварийными источниками постоянного тока являются аккумуляторные батареи (чаще всего – свинцовые).
В системе однофазного переменного тока напряжением 115 В частотой 400 Гц основными источниками электроэнергии являются генераторы, установленные на маршевых двигателях. Генераторы – синхронные – частота переменного тока у них пропорциональна частоте вращения. Поэтому генераторы получают привод от свободной турбины соответствующего двигателя. Благодаря этому частота переменного тока в полёте у них составляет 400 ± 4 Гц.
Генераторы имеют независимое возбуждение от сети постоянного тока. На более старых типах генераторов обмотка возбуждения находится на статоре, а энергия снимается с рабочей обмотки ротора с помощью щёток и контактных колец. По этой причине у большинства генераторов этого вида мощность не превышает 12 кВА (СГО-12).
У генераторов более поздней разработки обмотка возбуждения находится на роторе и запитывается от сети постоянного тока через щётки и контактные кольца. При напряжении 24÷27 В ток возбуждения составляет не более 10÷12 А. Съём электроэнергии с рабочей обмотки, расположенной на роторе, не лимитирован скользящими контактами, мощность генератора может составлять 30 кВА и более (СГО-30У).
Пускорегулирующая и защитная аппаратура генераторов переменного тока
С генераторами переменного толка работает следующая аппаратура:
— угольный регулятор напряжения – обеспечивает стабилизацию напряжения соответствующего генератора в заданных пределах независимо от мощности подключаемых потребителей;
— коробка включения и регулирования (КВР) – обеспечивает включение и выключение генератора, контроль его параметров и совместно с регулятором напряжения – стабилизацию напряжения генератора;
— коробка отсечки частоты (КОЧ) – обеспечивает подключение на сеть генератора с частотой переменного тока, находящейся в заданных пределах и отключение генератора, у которого частота выходит за допустимые пределы;
— автомат защиты от напряжения (АЗП) – необратимо отключает генератор, если его напряжение превысит 126 ÷ 133 В.
Аварийными источниками однофазного переменного тока являются электромашинные преобразователи ПО-250, ПО-500, ПО-750 и ПО-1500, которые, в основном, запитывают от аварийных шин постоянного тока.
Система трёхфазного переменного тока 36 В самолётов со смешанной системой электроснабжения такая же, как на самолётах и вертолётах с энергетикой постоянного тока. На некоторых самолётах в качестве резервного источника 36 В используется трёхфазный понижающий трансформатор, который подключается к одному из основных генераторов (Ан-24РВ, Ан-26, Ан-30).
На самолётах со смешанной системой электроснабжения отличия по контрольно измерительным приборам есть только в системах однофазного переменного тока с напряжением 115 В частотой 400 Гц, где добавлен частотомер для контроля частоты генераторов переменного тока.
9. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ САМОЛЁТОВ И ВЕРТОЛЁТОВ С СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ТРЁХФАЗНОГО ПЕКРЕМЕННОГО ТОКА
На самолётах и вертолётах с основной системой электроснабжения трёхфазного переменного тока предусмотрены три системы электроснабжения:
— система 3-х фазного переменного тока напряжением 200/115 В частотой 400 Гц — основная система электроснабжения;
— система 3-х фазного переменного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц — вторичная;
— система постоянного тока напряжением 27 В — вторичная.
Основная система электроснабжения получает энергию от генераторов, расположенных на двигателях. Большая часть потребителей электроэнергии получает электропитание от этой системы. Аварийными источниками электроэнергии в ней служат статические преобразователи ПОС-1000Б и ПТС-800БМ.
Вторичные системы электроснабжения своих генераторов не имеют. Они используют энергию основной системы электроснабжения. Источниками электроэнергии в них служат:
— в системе трёхфазного переменного тока напряжением 36 В частотой 400 Гц основными источниками электроэнергии служат трёхфазные понижающие трансформаторы, аварийными – статические преобразователи ПТС-250. Раздельное питание авиагоризонтов обеспечивают преобразователи ПТС-250, (на Ил-76 – ПТ-125Ц).
— в системе постоянного тока основными источниками электроэнергии являются выпрямительные устройства, аварийными – щелочные аккумуляторные батареи.
9.1. Бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока
На современных самолётах и вертолётах применяются синхронные бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока с напряжением 200/115 В частотой 400 Гц, рабочие обмотки которых соединены звездой с силовой нейтралью, соединённой с корпусом самолёта..
Применение бесщёточных трёхфазных генераторов в сравнении с однофазными даёт ряд преимуществ:
— при тех же габаритах, что у однофазного, гораздо большая мощность;
— при той же мощности, что у однофазного, гораздо меньше масса и габариты;
— возможность получения фазного напряжения 115 В и линейного – 200 В;
— гораздо выше надёжность за счёт отсутствия скользящих контактов;
— проще эксплуатация благодаря отсутствию коллекторно-щёточных узлов.
Рис. 9.2. Функциональная схема 3х фазного генератора переменного тока ГТ40ПЧ6.
Конструктивно бесщёточные генераторы трёхфазного переменного тока представляют собой трехфазную синхронную бесщёточную электрическую машину, состоящую из трех функциональных устройств (см. рис. 8.2):
Каждое из этих устройств состоит из ротора и статора, т.е. представляет собой генератор. Их роторы выполнены на общем валу. Поэтому при механическом вращении вала генератора начинают вращаться роторы трех генераторов.
Ротор подвозбудителя у наиболее распрстранённого генератора ГТ40ПЧ6 представляет собой 16-ти полюсный постоянный магнит. При его вращении вращается его магнитное поле, пересекая витки статорных обмоток подвозбудителя. По закону электромагнитной индукции в них индуцируется переменное напряжение, величина и частота которого составляют соответственно 45¸51 В и 800 Гц (при оборотах ротора, равных 6000 1/мин). Это напряжение подается в блок регулирования напряжения БРН-208М7А, в котором выпрямляется. Затем выпрямленное напряжение подается на статорную обмотку возбудителя, создавая магнитное поле, в котором вращаются роторные обмотки возбудителя. В них индуцируется напряжение, которое выпрямляется встроенными диодами и подается на восемь обмоток, выполненных на полюсах индуктора генератора, создавая мощное магнитное поле. Это поле при вращении пересекает витки трех статорных обмоток генератора, индуцируя в них напряжение 200¸208 В (115¸120 В), которое используется в бортсети.
Вращение генератор получает от авиадвигателя с помощью гибкого стального вала, размещенного внутри полого вала ротора. Также внутри вала ротора находится демпфирующая муфта, рассчитанная на определенное значение крутящего момента на валу. При превышении крутящего момента (например, при заклинивании ротора генератора) муфта пробуксовывает, исключая поломку привода. Стальной вал привода с одной стороны имеет заделку пониженной прочности. В случае заклинивания демпфирующей муфты заделка срезается, механически отключая генератор от привода.
Генератор охлаждается забортным воздухом, который подается через специальный патрубок, а выходит через жалюзи. На валу ротора установлена турбинка, которая обеспечивает охлаждение генератора на земле, когда самолет неподвижен.
На корпусе генератора выполнены клеммы “А”, “В”, “С”, и клемма силовой нейтрали, с помощью которых генератор подключается к сети. Также на корпусе генератора находится блок трансформаторов тока, входящий в систему дифференциальной токовой защиты от коротких замыканий, и штепсельный разъем для подключения пускорегулировочной аппаратуры.
Ввиду отсутствия коллекторно-щеточных узлов генератор ГТ40ПЧ6 и подобные ему очень надежен в работе и прост в эксплуатации.
В настоящее время на самолётах начали устанавливать генераторы 3х фазного переменного тока с жидкостным охлаждением, благодаря чему при той же мощности удалось существенно уменьшить габариты и массу, или при тех же габаритах и массе добиться двукратного увеличения мощности.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Назначение, типы, отд статических преобразователей
Статические преобразователи служат для преобразования электроэнергии постоянного тока в переменный без промежуточного использования механической энергии.
Они являются вторичными источниками электроэнергии.
В настоящее время разработаны и серийно выпускаются статические преобразователи серий ПОС и ПТС:
ПОС – преобразователь однофазный статический;
ПТС – преобразователь трехфазный статический.
После этих букв через дефис ставится цифра, означающая выходную мощность в вольт-амперах, например:
ПТС-800 – (800 мощность преобразователя в В А).
Основные технические данные СП
Параметр | Преобразователь | ||||
ПОС-1000Б | ПТС-1600 | ПТС-800БН | ПОС-125ТЧ | ПТС-250-2с | |
Напряжения на выходе, В | (фазное) | (фазное) | (линейное) | ||
Мощность, В А | |||||
Потребляемый ток, А | 6,2 | 9,5 | |||
cos j | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,6 |
Масса, кг | 5,5 | 10,7 | |||
КПД | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 0,6 |
Конструкция и принцип действия статических
Преобразователей
Все серийно выпускаемые преобразователи имеют: силовую часть; систему управления; регулирования и защиты; систем охлаждения.
Основным элементом силовой части статического преобразователя постоянного тока в переменный является транзисторный или тиристорный инвертор.
Упрощённая схема инвертора показана на рис.
Транзисторы V1 и V2 образуют одну стойку инвертора, а транзисторы V3 и V4 – другого. Схема управления работает таким образом, что одну часть периода открыты транзисторы V1 и V4 (угол a1), а другую транзисторы V3 и V2 (угол a2=a1).
Если при этом обесточить возможность изменения угла j, то тем самым можно будет регулировать выходное напряжение, эффективное значение которого соответственно меняется.
В силовую часть инвертора входят также так называемые инверсные диоды V5-V8.
Диаграмма напряжений.
1. Электромашинные преобразователи: электрические схемы запуска,
Схемы стабилизации напряжения и частоты.
Преобразователь ПТО-1000/1500М служит для преобразования постоянного тока напряжением 27В в переменный однофазный ток напряжением 120В и трехфазный ток напряжением 37В постоянной частоты 400 Гц.
ПТО включает в себя следующие узлы:
-электромашинный агрегат двигатель-генераторного типа;
-пусковая коробка ПК-1000/1500М;
-коробка управления КУ-1000/1500М;
Запуск преобразователя
Запуск осуществляется в две ступени:
Включение пускового резистора RП позволяет ограничить ток якоря двигателя.
Регулирование частоты
Регулятор частоты состоит из измерительного органа БИОЧ, блока БУП, блока БУМ и СЧ. Автоматическое поддержание стабильной частоты вращения двигателя осуществляется изменением магнитного потока ФVОД при помощи регулятора частоты.
Формализованный алгоритм работы РЧ :
Регулирование напряжения
В качестве измерительного органа в РН используется мостовая схема со стабилитроном в одном из плеч.
Характеристика измерительного органа:
2. Статические преобразователи:
Источник