Электромашинные и статические однофазные и трехфазные преобразователи тока, их назначение и основные технические данные

На летательных аппаратах в качестве вторичных источников тока применяются электромашинные преобразователи и статические полупроводниковые преобразователи (инверторы). Цифра в обозначении преобразователей выпуска СССР и России, как правило, обозначает его мощность в вольт-амперах.

Электромашинный преобразователь представляет собой агрегат, состоящий из электродвигателя постоянного тока и генератора переменного тока, механически закреплённых на одном валу. Принцип действия такого преобразователя основан на двукратном преобразовании электрической энергии в электрических машинах - двигателе и генераторе. Схема стабилизации оборотов (частоты вращения) обычно расположена в коробке управления. Наиболее широко распространены преобразователи серий ПО (однофазные на 115 вольт), ПТ (трёхфазные на 200/115 вольт или 36 вольт) и ПТО (комбинированные). При КПД в пределах 50-60% мощность электромашинного преобразователя может быть от 125 ВА (ПТ-125Ц) до 6 кВА (ПО-6000).

Статические преобразователи преобразуют постоянный ток в переменный с помощью управляемых полупроводниковых приборов - транзисторов или тиристоров. Их шум и вибрации значительно ниже, чем у вращающихся преобразователей (из подвижных элементов - только вентилятор охлаждения, в маломощных преобразователях вообще отсутствующий), КПД может достигать 85%, что особенно важно при аварийном питании самолёта от аккумуляторов. Распространены преобразователи ПТС-25 (работает в паре с резервным авиагоризонтом АГР-72 и обеспечивает его постоянное автономное питание от аккумуляторов), ПТС-250 (вырабатывает напряжение 36 В обратной фазировки, требующейся в системе 36 В Ту-154 и некоторых других ВС), ПТС-800 (установлен, в частности, на Ту-204 и Як-42), ПТС-1600 и ПТС-2500 (вырабатывают 115/200 В), ПОС-25 (используется для питания розеток электробритв напряжением 127 В, 50 Гц) и др.

При необходимости получить от генератора, приводимого двигателем с изменяющейся частотой вращения, напряжение стабильной частоты генераторы подключаются к редуктору через привод постоянных оборотов (ППО). Различают разные схемы ППО - гидравлические, пневматические, механические. Применение нашла гидростатическая схема дифференциального типа (гидронасос-гидромотор), в которой механическая энергия вращения, отбираемая от вала авиадвигателя, преобразуется в энергию давления рабочего тела - масла. Регулирование частоты вращения осуществляется гидравлическим центробежным автоматом, управляющим производительностью гидронасоса. В случае с большинством турбовинтовых авиадвигателей и ВСУ генераторы переменного тока работают на постоянной частоте вращения, обусловленной стабильностью оборотов двигателя. Первичная (основная) система переменного тока стабильной частоты применяется, например, на самолётах Ан-72 и Ан-148, Ил-62 и Ил-76, Ту-154 и Ту-204, Су-27 и МиГ-29, вертолётах Ка-27 и Ка-50. На этих машинах для получения постоянного тока используются полупроводниковые выпрямительные устройства (ВУ).

Выпрямительное устройство (ВУ) - агрегат, состоящий из трёхфазного понижающего трансформатора, полупроводникового трёхфазного выпрямителя и иногда - тиристорной схемы стабилизации при изменении нагрузки. Мощность различных типов ВУ может быть в пределах от 3 до 12 кВт. Для принудительного охлаждения схемы выпрямительное устройство имеет встроенный вентилятор. Распространённые типы ВУ - ВУ-6А и ВУ-6Б мощностью 6 кВт, стабилизации не имеют и напряжение на выходе прямо зависит от напряжения на входе.

На современных ЛА аккумуляторные батареи применяются в качестве аварийных источников электроэнергии, для питания потребителей первой категории, без которых невозможно нормальное завершение полёта. В свою очередь, аккумуляторы могут питать аварийные преобразователи тока (обычно небольшие электромашинные или статические) для потребителей первой категории, требующих питания переменным током. В течение всего полёта аккумуляторы работают в буфере с генераторами постоянного тока (где это предусмотрено). Используют свинцовые (12САМ-28, 12САМ-23, 12САМ-55), серебряно-цинковые (15СЦС-45) и никель-кадмиевые (20НКБН-25, 20НКБН-40, 20НКБН-28, 20KSX-27) аккумуляторные батареи. Продолжительность полёта при питании БЭС только от АКБ может сильно варьироваться на разных типах авиатехники: от нескольких часов (например, Ту-16, от АКБ летит до полутора часов) до нескольких минут (Ту-22М3, не более 12-15 минут).

Сегодня наиболее распространены батареи типоразмера 20НКБН25, взаимозаменяемые с батареями VARTA 20FP25. Цифры означают: батарея 20-элементная номинальной ёмкостью 25 ампер-часов. Существуют батареи со встроенным термодатчиком (20НКБН25-ТД и др.), установленным на одной из внутренних перемычек - датчик срабатывает при нагреве выше 70 °С, что случается при тепловом разгоне и включает сигнализацию перегрева аккумулятора, что при исправной в остальном СЭС служит сигналом к немедленному выключению аккумулятора. На современной технике цепи сигнализации заложены изначально, некоторые более старые типы дорабатываются: например, на Ту-154 бюллетень доработки выпущен после обесточивания в воздухе и аварийной посадки самолёта RA-85684 из-за неправильных действий бортинженера.

В настоящее время применяются при подготовках, различных профилактических и ремонтных работах наземные источники электроэнергии - аэродромные подвижные агрегаты (на автомобильном шасси) типа АПА-4, АПА-5Д, АПА-50М, АПА-80; аэродромные электромашинные генераторы-преобразователи АЭМГ-50М и АЭМГ-60/30М. В меньшей степени для электропитания применяются универсальные спецавтомобили типа ЭГУ-3, ЭГУ-50/210-131, УПГ-300. На кораблях применяются статические полупроводниковые преобразователи-выпрямители.

Для подключения наземных источников к бортсети ЛА предусмотрены унифицированные разъёмы в нижней части фюзеляжа - по постоянному току типа ШРАП-500, по переменному току ШРАП-200 или ШРАП-400-3Ф, соответствующие международным стандартам.

Электромашинные и статические однофазные и трехфазные преобразователи тока, их назначение и основные технические данные - №1 - открытая онлайн библиотека