Особенности электрического запуска ТВД

При использовании для раскрутки ротора турбокомпрессора ТВД электрической системы в

качестве пускового устройства (стартера) применяется стартер-генератор ГС-18МО, работающий в режиме электродвигателя. Источниками напряжения могут быть бортовые аккумуляторные батареи или наземные средства обеспечения электроэнергией.

Для сокращения продолжительности запуска двигателя стартер должен обеспечивать раскрутку ротора турбокомпрессора на первом этапе с большими угловыми ускорениями (400÷600 с- 2). Кроме того, стартер должен сопровождать раскрутку ротора турбокомпрессора до частоты вращения nтк=57÷63% и при этом иметь своем валу достаточно большой момент для увеличения частоты вращения ротора.

Стартер-генератор ГС-18МО представляет собой шестиполюсную электрическую машину

постоянного тока с шунтовым возбуждением (рис.9.2,а). Такие электрические машины при работе в режиме электродвигателя имеют характеристики, представленные на рисунке 9.2,б.

Рис. 9.2. Характеристики электродвигателя постоянного тока с шунтовым возбуждением:

а) схема подключения якоря (Я) и обмотки возбуждения (ОВ);

б) скоростная 1, токовая 2 и моментная 3 характеристики пуска электродвигателя при

постоянном значении напряжения источника питания (U=const); Iя — ток, проходящий через якорь электродвигателя; n — частота вращения ротора электродвигателя; М — момент на валу электродвигателя; τ — время

На графиках (рис.9.2,б) можно выделить два участка: I участок неустановившегося переходного процесса и II участок установившихся параметров частоты вращения n и величины тока Iя. Из анализа графиков можно сделать выводы:

— сразу после подачи напряжения на электродвигатель (τ ≈ 0) происходит интенсивная раскрутка его ротора с большими угловыми ускорениями, электроток, проходящий через якорь максимален. В этот момент времени на валу электродвигателя максимальный крутящий момент и, следовательно, детали кинематически связанные с ротором электродвигателя, нагружены максимальными нагрузками.

Большая величина тока якоря приводит к значительному тепловыделению в обмотках стартера;

— в процессе раскрутки ротора электродвигателя нагрузки, тепловыделение снижаются, но (в

пределах I участка) снижается также интенсивность раскрутки ротора;

— на II участке величины Iя и n стабилизируются, их дальнейшее увеличение при U=const

невозможно. На этом участке М=Мсопр. т.е. вся энергия, подводимая к стартеру, расходуется на нагрев обмоток, преодоление сил трения в подшипниках и др.

Из сказанного можно сделать выводы:

— первоначально к стартеру необходимо подавать пониженное напряжение, это снизит нагрузки на его детали, нагрев обмоток;

— по мере раскрутки ротора необходимо увеличивать подаваемое к стартеру напряжение или не допускать падения величины тока, проходящего через якорь стартера.

Пониженное напряжение к стартеру можно подавать, включив последовательно с ним добавочное сопротивление (R д) (рис.9.3,а). На этом сопротивлении происходит падение напряжения и, следовательно, к стартеру будет подаваться пониженное напряжение. Затем в соответствии с программой запуска это сопротивление выключается из работы (шунтируется) при подаче напряжения на контактор К6.

Еще одним способом изменения напряжения, подаваемого к стартеру, является изменение схемы включения источников постоянного тока, например, аккумуляторных батарей. На рисунке 9.3,б видно, что при нижнем положении контактов (контактор К5 обесточено) батареи Ак1 и Ак2 включены параллельно. Так как напряжение на каждой из батарей равно 24 В, то к стартеру будет подавать такое же напряжение 24 В. При подаче напряжения на К5 контакты занимают верхнее положение — аккумуляторные батареи будут включены последовательно и к стартеру будет подаваться напряжение 24+24=48 В.

Рис. 9.3. Способы изменения напряжения, подаваемого к стартеру:

а) — включением добавочного сопротивления (R д);

б) — изменением схемы включения аккумуляторных батарей (Ак1 и Ак2)

Для сохранения величины тока, проходящего через якорь стартера, включение стартера

осуществляется через регулятор тока. На вертолете Ми-8 применен угольный регулятор тока РУТ-600Д.

РУТ-600Д обеспечивает поддержание постоянной мощности стартера при запуске двигателя.

Регулятор включается в схему на I участке работы электродвигателя (стартера), когда по токовой обмотке 8 (рис. 9.4) протекает ток большой величины. Под действием магнитного поля, создаваемого током обмотки 8, якорь 3, преодолевая сопротивление пружины 4, сжимает угольный столбик 1. В результате этого по обмотке возбуждения стартера (ОВ) будет протекать ток определенной величины и создается магнитный поток. По мере возрастания скорости вращения увеличивается противоэлектродвижущая сила якоря стартера. Ток в цепи якоря будет уменьшаться (Iя↓), что приведет к уменьшению магнитного потока обмотки 8. Следовательно, якорь 3 будет сжимать угольный столбик 1 с меньшей силой, сопротивление столбика увеличится, а ток в цепи возбуждения стартера и магнитный поток уменьшатся. Это вызовет увеличение тока, проходящего через якорь стартера (Iя↑), и скорости вращения ротора стартера.

Таким образом, регулятор тока РУТ-600Д, поддерживая потребляемый якорем стартера ток

постоянным (Iя=const), поддерживает мощность стартера неизменной. Управляющая обмотка 7 и сопротивление 11 предназначены для коррекции тока якоря по напряжению источника питания.

Стабилизирующая обмотка 6 обеспечивает устойчивую работу РУТ (без колебаний) при переходных процессах.

Регулятор тока может быть выключен из работы при замыкании контактов К7, при этом угольный столбик шунтируется и РУТ-600Д не влияет на работу стартера.

Рис. 9.4. Принципиальная электрическая (а) и конструктивная схемы регулятора тока:

1 — угольный столбик; 2 — упорный винт; 3 — якорь; 4 — пружина; 5 — магнитопровод;

6 — стабилизирующая обмотка; 7 — управляющая обмотка; 8 — токовая (рабочая) обмотка;

9 — контактный винт; 10 — электростартер; 11 — регулировочное сопротивление

СИСТЕМА ЗАПУСКА