Статические преобразователи постоянного тока в переменный состоят из следующих устройств:
- высокостабильный задающий генератор (настроенный, как правило, на частоту 1200 Гц), собранный на полупроводниках;
- делитель частоты;
- 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:
- более высокая надёжность;
- бесшумность в работе;
- меньше габариты и масса;
- 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:
- ПОС-25;
- ПОС-125ТЧ;
- ПТС-250;
- ПТС-800БМ;
- ПОС-1000Б.
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.