Авиационные генераторы постоянного тона
Авиационные генераторы постоянного тока являются основными источниками электрической энергии на самолете. Они обеспечивают электроэнергией средства запуска, органы управления самолетом, механизмы специального оборудования, радио — и радиотехнические устройства, вычислительные и счетно-решающие машины, электрические автоматизированные системы и приборы, системы освещения, обогрева и т. д.
Отличительная особенность авиационных генераторов от промышленных машин — это их малые габариты и вес, высокий к. п. д., большие перегрузочные способности, высокая надежность.
Например, удельные мощности для авиационных генераторов постоянного тока достигают 450/500 вт/кг, для генераторов переменного тока 700—1 400 вт/кг. Это соответственно в 5 и 10 раз больше, чем для неавиационных генераторов той же мощности. Получению больших удельных мощностей способствуют: высокие скорости вращения (4 000—9 000 об/мин для генераторов постоянного тока и 4 000—24 000 об/мин для генераторов переменного тока), применение изоляционных материалов с высокой тепловой и электрической прочностью; интенсивное охлаждение генераторов (продув потоком воздуха) и др.
Авиационные генераторы постоянного тока выпускаются типов ГС, ГС-СТ, ГСР, ГСР-СТ, СТГ. Здесь ГС — генератор самолетный, Р — с расширенным диапазоном, СТ (СТГ) — стартер-генератор. Последние одновременно служат для запуска авиадвигателя.
Номинальные мощности авиационных генераторов постоянного тока равны 3 000, 6 000, 9 000, 12 000, 18 000 и 22 000 вт при напряжении 30 в.
В качестве привода генераторов могут применяться:
непосредственный привод от вала авиадвигателя (через редуктор);
привод от автономного двигателя (бензиновый, газотурбинный двигатель);
привод от газовой турбины;
привод от ветродвигателя (ветрянка);
инерционный привод (от маховика);
ручной привод (в аварийных случаях).
Принцип действия авиационных генераторов постоянного тока
основан на законах электродинамики (электромагнитной индукции, законе полного тока и законе электромагнитных сил).
На рис. 12 показаны неподвижные полюсы N и S, создающие постоянный магнитный поток, силовые линии которого пересекают активные проводники (ab и cd) вращающейся рамки abed.
Согласно закону электромагнитной индукшш в проводнике возникаетэ. д. с.:
е = Bt-v-10-Ч; е — В1 v, (1.1)
где В — индукция под полюсом; I — длина активного проводника; v — линейная скорость движения проводника.
За один оборот рамки в каждом ее проводнике наводимая э. д. с. меняет дважды свое направление, изменяясь по синусоидальному закону (рис. 13). При этом во всех положениях рамки э. д. с. активных проводников (ab и cd) складываются.
В генераторах постоянного тока для выпрямления переменной э. д. с. применяется коллектор, простейшее исполнение которого в виде двух полуколец (ламелей) показано на рис. 12.
Щетки на коллекторе устанавливаются так, чтобы они переходили с одного полукольца на другое в момент, когда э. д. с. рамки равна нулю. В этом случае к каждой щетке подводится э. д. с. одного направления. Например, щетка А соединена всегда с полукольцом, связанным с проводником, находящимся только под северным полюсом. Таким образом, от щетки А во внешнюю сеть будет протекать ток одного направления, пульсирующий по величине (рис. 14).
Для уменьшения пульсаций и для увеличения результирующей э. д. с. в реальной машине применяют большое число рамок (секций), равномерно распределенных в пазах якоря, и соответствующее количество пластин, располагаемых на коллекторе машины.
В самолетных генераторах число ламелей (пластин) достигает больше сотни.
Устройство авиационных генераторов постоянного тока. В качестве примера рассмотрим устройство стартер-генератора типа ГСР-СТ-12000ВТ, который предназначен для запуска авиадвигателя и питания бортовой сети летательных аппаратов постоянным током напряжением 28,5 в.
На рис. 15 представлена электрическая схема соединения стартер-генератора ГСР-СТ-12000ВТ, который имеет параллельную шунтовую (ШОВ) и последовательную серийную (СОВ) обмотки возбуждения, расположенные на восьми основных полюсах.
Катушки ШОВ соединяются между собой последовательно. Один конец этой обмотки соединен с минусовым щеткодержателем, а другой выведен в клеммовую панель и имеет обозначение Ш.
Все катушки СОВ также соединены между собой последовательно и подключены к клемме С колодки.
Стартер-генератор имеет три дополнительных полюса, обмотка которых ОДП одним концом соединена с обмоткой якоря через минусовые щетки, а второй конец ее выведен на клемму «—» колодки.
На рис. 16 приведена конструкция стартер-генератора. Основными конструктивными узлами стартер-генератора являются корпус 1 с полюсами, с катушками и щеткодержателями; 2 — якорь с коллектором и обмоткой; 3 — щит с выводными проводами; патрубок 4.
Корпус генератора имеет вид моноблока, сваренного из двух частей, одна из которых служит магнитопроводом, а другая явля — 24
ется фланцем с отверстиями для крепления к авиадвигателю. Некоторые типы генераторов сейчас крепятся с помощью специальных скоб (например, ГС-12Т, ГС-18Т).
К средней части корпуса крепится восемь основных полюсов из листовой электротехнической стали и четыре литых дополнительных полюса. На полюсах размещены катушки обмоток.
Щеткодержатели закреплены в передней части корпуса. Они устанавливаются так, что угол между щеткой и коллектором составляет 30°, что позволяет сохранять нагрузку на щетку постоянной независимо от ее износа и предохранять щетку от заклинивания.
Якорь генератора имеет вал, состоящий из двух частей: внутренний гибкий вал и пустотелый вал. Гибкий вале помощью шлицев соединяется с редуктором авиадвигателя, а другим конусным концом —с пустотелым валом.
Охлаждение генераторов осуществляется таким образом: в полете — встречным потоком воздуха, а при работе на земле — с помощью встроенного вентилятора. При продуве генератора охлаждающий его воздух омывает коллектор, щетки и щеткодержатели, железо и обмотку якоря, катушки основных и дополнительных полюсов.
0,813
1
Для СТГ-12ТМО-1000:
«стг 3,167
і = —— = —j—=3,167 — в стартерном режиме;
«стг 1
і = —— = — = 1 — в генераторном режиме,
где Пгср— скорость вращения вала ГСР-СТ-12000ВТ; «стг — скорость вращения вала СТГ — 12ТМО-1000; гсад — скорость вращения вала авиадвигателя.