Тема № 2. Авиационные генераторы. ГЗ № 2. Авиационные генераторы постоянного тока. Дисциплина: « Техническая эксплуатация и ремонт авиационного оборудования воздушных судов военного назначения »
Учебные цели занятия Отводимое время на занятие 90 минут ЗНАТЬ: основные типы генераторов постоянного тока их конструктивные особенности, электрические и эксплуатационные характеристики; технические характеристики генераторов напряжения переменного тока в системе электроснабжения (СЭС) самолёта Ан-26 и вертолёта МИ-8.
Учебные вопросы занятия Основные типы генераторов постоянного тока и их конструктивные особенности. Э лектрические и эксплуатационные характеристики генераторов постоянного тока. Конструкция и основные характеристики генераторов постоянного тока применяемых на вертолете Ми-8. Конструкция и основные характеристики генераторов постоянного тока применяемых на самолете Ан-26.
Литература на самоподготовку 1. В.Д. Константинов, И.Г. Уфимцев, Н.В. Козлов. «Авиационное оборудование самолётов», М., Воениздат МО СССР, 1970г. стр. 22…54 2. А.П. Барвинский, Ф.Г. Козлова «Электрооборудование самолётов» М. Транспорт, 1981г. стр. 3…58, 44…50. 3. М.М. Красношапка «Электроснабжение ЛА»,М., Воениздат, 1973г. стр. 142…156. 4. Техническое описание самолёта Ан-26 книга 3 «авиационное оборудование», стр. 3…18. 5. Техническое описание вертолёта Ми-8 книга 3 «авиационное оборудование», стр. 1…20. 6. А.С. Тыртычко «Авиационное оборудование вертолётов», Издательство МО 1981г. стр. 49…52, 63…69.
ВОПРОС 1 Основные типы генераторов постоянного тока и их конструктивные особенности
Принципиальная схема генератора постоянного тока.
Правило правой руки
Согласно закону электромагнитной индукции, мгновенное значение ЭДС, наводимой в проводнике е пр = B δ lV, где B δ – магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсами, в месте расположения проводника; l – активная длина проводника в зоне действия магнитной индукции; V – скорость движения проводника. е в = к B δ Величина и характер изменения ЭДС, индуцируемой в витке во времени, определяется величиной и характером распределения магнитной индукции в пространстве.
Геометрическая нейтраль Полюсное деление .
а) – магнитной индукции в воздушном зазоре. б) – ЭДС и тока в витке якоря. в) – ЭДС и тока во внешней цепи Кривые изменения: Время, в течение которого происходит полное изменение ЭДС, называется ПЕРИОДОМ (Т). Число периодов (Т) в одну секунду называется ЧАСТОТОЙ. Частота индуцируемая ЭДС определяется по формуле: F = pn / 60, где n – частота вращения якоря машины, об/мин; р - количество пар полюсов
.
Щетки на коллекторе устанавливаются так, чтобы они переходили с одной коллекторной пластины на другую в тот момент, когда ЭДС, индуцируемая в витке ab с d равна нулю. В результате к каждой щетке подводится ЭДС одного направления. Щетка 2 соединяется всегда с коллекторной пластиной, связанной с проводником витка, находящимся под северным полюсом N, щетка 3 – с проводником под южным полюсом S.
При помощи коллектора происходит выпрямление наводимой в витке ab с d переменной ЭДС и переменного тока. Переменная ЭДС преобразуется в пульсирующую ЭДС и пульсирующий ток на щетках (т.е. во внешнем участке цепи), но при этом ЭДС и ток постоянны по своему направлению.
Авиационные генераторы напряжения постоянного тока коллекторные бесколлекторные
Расшифровка наименований а виационных генераторов напряжения постоянного тока : Г – генератор; С – самолетный; В – вертолетный ; К – комбинированный; Н – пониженный диапазон частоты вращения; Р – расширенный диапазон вращения; М – модернизированный; группа цифр – номинальная емкость в Вт (кВт). Наименования генераторов составляются из букв и цифр ГСР - 3000 ГС-18 ТО ГСР-СТ-12/40
В обозначении типа стартер-генераторов (СТГ-18 ТО ) после мощности в киловаттах буквы имеют следующие значения: Т – теплостойкое исполнение изоляции обмоток; М – малое передаточное число редуктора при работе в стартерном режиме; О – отсутствует патрубок; П – патрубок прямой; цифры обозначают мощность и другие номинальные данные. ГСР - 3000 Г - генератор; С - самолётный; Р - расширенного диапазона вращения; 3000 - мощность 3000Вт (3КВт).
На клеммную колодку генераторов, находящуюся обычно на коллекторном щите, выводят концы обмоток машины постоянного тока, которые обозначаются : обмотка якоря Я1 и Я2; параллельная обмотка возбуждения Ш1 и Ш2; последовательная обмотка возбуждения С1 и С2; независимая обмотка возбуждения H 1 и Н2; обмотка добавочных полюсов D 1 и D 2; компенсационная обмотка К1 и К2. Клеммы В и П используются при работе генератора: с аппаратурой включения; с аппаратурой регулирования напряжения. Клемма У – используется при параллельной работе генератора.
Технические характеристики генераторов постоянного тока Тип Мощность Номинальный ток Удельная мощность Скорость вращения Масса, кВт А Вт/кг об/мин. кг ГСР-3000 3 10 274 4000-9000 11 ГСР-6000 6 200 326 4000-9000 18 ГСР-18000 18 600 435 4000-9000 41 ГСР-12КИС 12 420 370 4000-9000 32 ГС-12Т 12 400 400 4000-9000 30 ГС-18ТО 18 600 430 4000-9000 42 ГСК-1500 1/1,5 36/54 — 3800-5900 12 ГСР-СТ-12/40 12/40 400 370 4000-9000 32
Схема расположения реактивных щёток
Разрез стартер-генератора ГСР-СТ-12/40Б
Общий вид стартер-генератора ГСР-СТ-12/40
Схема соединений обмоток ГСР-СТ-12/40
Принципиальная электрическая схема ГСР-СТ-12/40 (вид со стороны коллектора)
Общий вид стартер-генератора ГСР-СТ-12/40
Внешний вид генератора ГСР-20БК Детали и узлы стартер-генератора ГСР-12БК КИС
ГЕНЕРАТОР ГСР-20БК Генератор ГСР-20 БК предназначен для питания бортовых приемников электроэнергии постоянным током стабилизированного напряжения. Маркировка ГСР-20БК обозначает: Г – генератор; С – самолетный; Р – расширенный диапазон частоты вращения; 20 – мощность в киловаттах; БК – бесколлекторный.
1 – кронштейн; 2 – крышка; 3 – выпрямительный блок; 4 – элемент чувствительный; 5 – обмотка якоря возбудителя (ОЯВ); 6 – возбудитель; 7 – обмотка возбуждения возбудителя (ОВВ); 8 – вращающиеся диоды; 9 – обмотка возбуждения генератора (ОВГ); 10 – статор основного генератора; 11 – обмотка якоря основного генератора (ОЯГ); 12 – электромагнит; 13 – шток электромагнита; 14 – петля; 15 – шток расцепителя ; 16 – упор; 17 – собачка; 18 – пружина; 19 – подвозбудитель; 20 – обмотка якоря подвозбудителя (ОЯП); 21 – ведомая муфта; 22 – ведущая муфта. Конструктивная схема генератора ГСР-20БК
Генератор конструктивно состоит из четырех каскадов : подвозбудитель; возбудитель; основной генератор; силовой выпрямительный блок. Генератор ГСР-20 БК – бесколлекторная машина, выполненная на базе бесконтактного синхронного генератора с вращающимися диодами.
Конструкция блока силового выпрямителя
Конструкция блока вращающихся выпрямителей
Принципиальная электрическая схема ГСР-20БК
ВОПРОС 2 Электрические и эксплуатационные характеристики генераторов постоянного тока
Основные электрические характеристики генераторов напряжения постоянного тока напряжение на зажимах (клеммах) генератора U Г ; ток якоря I Я ; ток нагрузки I Н ; ток возбуждения Iв ; частота вращения ротора генератора n. характеристика холостого хода - Ег = f (Iв) при I н = 0, n = const внешняя характеристика - U г = f (Iв) при I в = const, n = const регулировочная характеристика - Iв = f ( Iн ) при U г = const, n = const
Внешние характеристики возбуждения: 1 – n max, I = 0 ; 2 – n min, I max
Внешние характеристики: а) генератор б)генератор с регулятором напряжения
высота над уровнем моря ( атмосферное давление) ; температура окружающего воздуха; относительная влажность окружающей среды; вибрационные нагрузки; ударные нагрузки линейные ускорения; воздействие инея и рос механические удары многократного действия. Основные эксплуатационные характеристики генераторов напряжения постоянного тока
Генератор ГСР-СТ-12/40
Основные технические данные генератора ГСР-СТ-12/40 В генераторном режиме Напряжение, В……………………….………………….…..…28,5; Номинальный ток нагрузки, А…………………………….…..400; Частота вращения, об/мин…………………….…….4 000…9 000; Масса, кг……………………………………….……….не более 32; Режим работы.………………………………….продолжительный. Перегрузочная способность: 600 А в течение 1 мин при частоте вращения не менее 5500 об/мин; 800 А в течение 10 с при частоте вращения не менее 6800 об/мин. В стартерном режиме Напряжение, В…………………………...…….…….……24,5±1,5; Потребляемый ток, А………..………..……………..не более 750; Частота вращения, об/мин…………..………..…….не менее 850; Момент на валу, Н∙м …………………..…….……….не менее 50. Режим работы – повторно-кратковременный: 5 циклов по 30 с с перерывами между ними не менее 2 мин, затем полное охлаждение или работа в генераторном режиме.
ГЕНЕРАТОР ГСР-20БК
Основные технические данные генератора ГСР-20БК: Номинальная мощность, кВт ……..………………….……….. 20; Напряжение (номинальное), В ……….………………...…... 28,5; Ток (номинальный), A ……………….....……………………. 700; Частота вращения (диапазон изменения), об/мин.…4 500–7 600; Режим работы ………………………..…………….... длительный. Допустимая эксплуатационная нагрузка по току: 150 % – 1 мин при n ≥ 6 000 об/мин; 200 % – 10 c при n ≥ 7 000 об/мин. Охлаждение генератора: в наземных условиях – самовентиляция; в полете – продувом забортного воздуха. Пульсации выходного напряжения, % …………….… не более 8; Масса генератора, кг ……………………………...….. не более 33; Исполнение генератора – защищенное.
ВОПРОС 3 Конструкция и основные характеристики генераторов постоянного тока применяемых на вертолете Ми-8
Источниками электроэнергии постоянного тока на летательном аппарате являются генераторы и аккумуляторные батареи. На вертолёте Ми – 8Т это два генератора постоянного тока ГС – 18ТО (ГС – 18ТП, ГС – 18МО). Генераторы получают вращение от двигателей и предназначены для запуска двигателей (стартерный режим) и питания бортовых сетей постоянным током (генераторный режим) На вертолёте Ми – 8МТ (МТВ) один генератор постоянного тока СТГ-3 установленный на ВСУ АИ-9В.
Вертолёт Ми – 8Т
Вертолёт Ми – 8МТ Отсек АИ-9В
Щиток управления
Двигатель ТВ2 – 117 Двигатель ТВ3 – 117
Воздушный стартёр СВ-78
Воздушный стартёр СВ-78
Генератор ГС – 18ТО Г – генератор, С – стартерный, 18 – мощность (в кВт), Т – теплостойкое исполнение, О – принудительным охлаждением Основные технические данные Генераторный режим Напряжение, В 28,5 Мощность, кВт 18 Ток нагрузки, А 600 Частота вращения якоря, об/мин 4200 – 900 Режим работы длительный Стартерный режим Напряжение, В 30 Потребляемый ток, А 600 Частота вращения выходного вала, об/мин 2400 ±10% Нагрузочный момент, Н/см 5 Режим работы 5 включений длительностью 40сек каждое с перерывом между включениями 3 минуты, после чего необходимо полное охлаждение. Масса, кг 40
Разрез генератора ГС-18МП со снятой клеммной крышкой Генератор состоит из корпуса с полюсами и обмотками, якоря с коллектором, коллекторного щита, щита со стороны привода и защитной ленты.
Генератор ГС – 18ТО представляет собой шестиполюсную машину постоянного тока, с шунтовым возбуждением, теплостойкого исполнения Принципиальная электрическая схема шестиполюсного генератора.
Компенсационная обмотка (КО) выполняет следующие функции : - обеспечивает постоянство магнитного поля в воздушном зазоре при переходе генератора (Г) с режима холостого хода на режим нагрузки, т.е. компенсирует реакцию якоря и способствует повышению перегрузочной способности генератора; - устраняет явление перемагничивания полюсов при повышенных частотах вращения; - позволяет уменьшить размеры обмотки возбуждения и снизить ток обмотки возбуждения; - обеспечивает устойчивость работы генератора при повышенных скоростях и малых нагрузках; - даёт возможность увеличить линейную нагрузку и окружную скорость генератора.
ВОПРОС 4 Конструкция и основные характеристики генераторов постоянного тока применяемых на самолёте Ан-26
На самолёте Ан – 26 установлено два генератора постоянного тока СТГ – 18ТМ и один генератор ГС-24Б. Генераторы получают вращение от двигателей и предназначены для запуска двигателей (стартерный режим) и питания бортовых сетей постоянным током (генераторный режим) Самолёт АН - 26
Двигатель АИ – 24
Генератор СТГ – 18ТМ СТ – стартерный, Г – генератор, 18 – мощность (в кВт), Т – теплостойкое исполнение, М – модифицированный. Основные технические данные Генераторный режим Напряжение, В 28,5 Мощность, кВт 18 Ток нагрузки, А 600 Частота вращения якоря, об/мин 4200 – 900 Режим работы длительный Стартерный режим Напряжение, В 30 Потребляемый ток, А 600 Частота вращения выходного вала, об/мин 750 Нагрузочный момент, Нсм 1,57 Режим работы повторно-кратковременный Масса, кг 46,3
Стартер-генератор СТГ-18ТМО-1000 работает в комплекте со следующей аппаратурой : комплексным аппаратом ДМР-600Т; регулятором напряжения РН-180; выносным сопротивлением ВС-25Б; автоматом защиты от перенапряжения АЗП-8М. Генераторы СТГ – 18ТМ и ГС – 18ТО принципиально не отличаются друг от друга.
Генератор ГС-24Б установлен на вспомогательной силовой установке РУ-19 – 300. ВСУ РУ -19 - 300 расположена в гондоле правого двигателя
Генератор ГС-24Б предназначен: для питания бортсети во время подготовки самолета к полету; для питания стартер-генераторов при запуске двигателей в качестве источник резервного питания. п ГС-24Б
Основные данные генератора ГС-24Б При питании генератором бортсети: напряжение, В 28,5+1,5 отдаваемый ток, А 300 мощность (при напряжении 30 В и 6500±500 об/мин), кВт.. 9 скорость вращения, об/мин 4000—7400 При питании стартер-генераторов: напряжение, В до 55 ток, А 800 При работе в стартерном режиме: напряжение, В 24 потребляемый ток. А, не более 780 скорость вращения, об/мин, не менее 1580±10% Режим работы: при питании бортсети или стартер-генераторов 1 ч 30 мин непрерывной работы при нагрузке, после чего — восемь циклов по 70с каждый, с перерывами между циклами по 2 мин, или четыре цикла по 70с каждый с перерывами между ними по 15с при работе в стартерном режиме пять включений продолжительностью 12с каждое, с перерывами между включениями 8с, после чего 15 мин перерыв. Масса генератора, кг, не более.. 56
Вопросы для самоконтроля. 1. Какие конструктивные особенности генераторов постоянного тока необходимо учитывать при эксплуатации. 2. Назовите электрические характеристики генераторов постоянного тока. 3. Основные характеристики генератора постоянного тока ГСР-12/40Б 4. Конструктивные особенности генераторов постоянного тока ГСР-20БК 5. Расшифровка букв и цифр в наименовании генераторов постоянного тока. 6. Особенности авиационных генераторов постоянного тока применяемых на вертолёте Ми-8. 7. Особенности авиационных генераторов постоянного тока применяемых на самолёте Ан-26.
