Авиационные генераторы переменного тона
На самолетах и вертолетах в качестве источников переменного тока применяют, кроме электромагнитных преобразователей, синхронные генераторы серии СГС (синхронный генератор самолетный) и серии СГО (синхронный генератор однофазный). На
рис. 17 приведена схема однофазного генератора переменного тока.
Принцип действия синхронного генератора основан также на использовании законов электродинамики.
Вокруг оси вращается двухполюсный постоянный магнит, охваченный неподвижным витком. В активных сторонах по закону электромагнитной индукции (правило правой руки) будет наводиться переменная э. д. с., амплитуда которой пропорциональна магнитной индукции В, длине / и скорости v перемещения проводника, Т. е. Етах = Blv. Причем, э. д. с. в проводниках, расположенных на противоположных сторонах витка, складываются. Результирующая э. д. с. будет изменяться во времени с периодом
Т = сек, (1.2)
где п — скорость вращения магнита, об/мин.
Следовательно, с концов неподвижного витка можно снимать переменный ток частотой
f = ~Т = ~т, сек-
В общем случае, когда число пар не 1, а р, то частота переменного тока
В практике для увеличения э. д. с. и тока вместо постоянных магнитов используют электромагниты, обмотки которых называются обмотками возбуждения. Обычно они размещаются па вращающейся части — роторе и питаются постоянным током, который подводится с помощью щетки и колец.
Обмотки переменного тока (однофазные или трехфазные) укладываются на неподвижной части — статоре.
Наиболее распространены трехфазные синхронные машины, в которых векторы соседних фаз сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градусов. Это достигается соответствующим пространственным размещением трех обмоток статора,
как показано на схеме (рис. 18).
В зависимости от способа питания обмоток возбуждения различают генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
В генераторах с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается постоянным током от сети (рис. 19) или от возбудителя (рис. 20) генератора постоянного тока параллельного возбуждения, находящегося на одном валу с синхронным генератором.
В генераторах с самовозбуждением обмотка возбуждения питается постоянным током (рис. 21), который получается за счет выпрямления обычно полупроводниковыми выпрямителями переменного тока генератора.
Для самовозбуждения синхронного генератора необходимо выполнение трех условий:
магнитная система машины должна обладать остаточным намагничиванием;
ток в обмотке должен создавать поток такого направления, который совпадал бы с потоком остаточного намагничивания;
сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше определенного значения.
Привод генераторов переменного тока осуществляется следующими способами:
непосредственный привод от вала авиадвигателя;
привод от вала авиадвигателя через муфту постоянной скорости вращения;
привод от вспомогательного воздушнотурбинного двигателя, питаемого воздухом от компрессора авиадвигателя (турбопривод);
привод от автономного газотурбинного двигателя (газотурбинный привод).
При непосредственном приводе от вала авиадвигателя в связи с изменением скорости вращения генератора изменяется частота переменного тока. В этом случае напряжение стабилизируется с помощью угольных регуляторов (как в генераторах постоянного тока — воздействием на ток возбуждения). Частота не стабилизируется, поэтому к генератору подключают лишь те потребители, работа которых не зависит от изменения частоты переменного тока.
В приводе вала от авиадвигателя через муфту постоянной скорости вращения, находящейся между ведущим и ведомым валами, изменением передаточного числа между валами обеспечивается постоянство скорости вращения генератора. В качестве муфты используются гидравлические, механические и электромагнитные устройства.
В турбоприводе воздух от компрессора авиадвигателя подается на вход воздушной турбины, проходит через сопловой аппарат, турбинное колесо и выбрасывается в атмосферу. Скорость вращения турбины, которая через редуктор подается на генератор, регулируется изменением проходного сечения сопла.
Газотурбинный привод обеспечивает работу генераторов при неработающих авиадвигателях. От одного газотурбинного двигателя могут получать вращение сразу несколько генераторов.
Все три последние приводы позволяют стабилизировать частоту переменного тока, что необходимо для осуществления параллельной работы синхронных генераторов.
Устройство авиационных синхронных генераторов. Синхронные генераторы, устанавливаемые на самолетах и вертолетах, имеют закрытое исполнение, фланцевое крепление и охлаждаются воздухом, продуваемым через внутреннюю полость генератора.
В зависимости от места расположения обмотки возбуждения генераторы бывают нормальной и обращен но й конструкции. Под нормальной конструкцией генератора понимают такую, когда обмотка возбуждения размещается на роторе, а обмотка переменного тока — на статоре генератора. В генераторах обращенной конструкции обмотка возбуждения расположена на статоре, а обмотка переменного тока — на роторе.
На рнс. 22 изображена схема генератора СГО 8 (обращенной конструкции).
Начала трех фаз обмотки переменного тока выведены через контактные кольца на клеммную коробку (клеммы Cl, С2, СЗ). К клеммам Uі, £/2, соединенным с обмоткой возбуждения генератора, подводится напряжение постоянного тока. Катушки обмотки возбуждения расположены на полюсах статора.
На самолетах и вертолетах трехфазные синхронные генераторы часто используются для получения однофазного переменного тока, напряжение которого снимается с двух клемм. Например, с клемм С1 и С2 или с С2 и С5 и т. д