Роль электротехнического оборудования на ВС, этапы развития, требования

Электрическую энергию на воздушных судах (ВС) применяют для приведения в действие системы запуска авиадвигателя, органов управления и специального оборудования, питания радиотехнических устройств, вычис-лительных и счетно-решающих машин, электрических пилотажно-навигационных систем и приборов, для наружного и внутреннего освещения и обогрева.

Электрооборудование современных ВС - сложный комплекс различных приборов, машин и устройств. Элементы электрооборудования обладают большой эксплуатационной надежностью, имеют высокие технические показатели и обеспечивают высокое качество работы, постоянно готовы к действию, удобны в установке и обслуживании, имеют сравнительно небольшую массу и габаритные размеры.

Вначале напряжение постоянного тока было 8 В, но применение такого низкого напряжения приводило к необходимости иметь провод с большой площадью сечения и массой. Поэтому в 1923—1924 гг. напряжение бортовой сети было повышено до 12 В, в 1930 —до 24 В, в 1934г.-до 27 В. В настоящее время номинальное напряжение генераторов постоянного тока равно 28,5 В.

Электрооборудование ВС по назначению отдельных его элементов подразделяют на три основные группы:

1) источники, преобразователи электроэнергии и их пускорегулирующие устройства;

2) системы передачи и распределения электроэнергии;

3) потребители электроэнергии.

В первую группу входят: генераторы постоянного и переменного токов; химические источники тока; преобразователи электрической энергии; выпрямители, трансформаторы, умножители напряжения и другие устройства; устройства для защиты генераторов от перенапряжений, перегрузок и обратных токов; устройства, обеспечивающие равномерное распределение активных и реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами; регу-лирующая аппаратура, в которую входят регуляторы напряжения и частоты.

Состав второй группы включает в себя: электрическую сеть (различные провода и жгуты); аппаратуру управления, защиты и коммутации; аппаратуру распределительных устройств; монтажно-установочное оборудование (разъемы, распределительные устройства, пульты и др.); контрольно-измерительную аппаратуру.

В третью группу входят: осветительные и светосигнальные устройства; электропривод (электродвигатели, электромагниты и другие устройства, пред-назначенные для приведения в действие различных исполнительных механизмов ВС); противообледенительные и обогревательные устройства, холодильные установки; пусковые устройства для запуска авиационных двигателей; установки автоматического управления, вычислительные машины; средства связи и радиоаппаратура (навигационная и локационная); аппаратура

аэрофотосъемки; электроприборы; системы электрозажигания. Бортовые системы электроснабжения ВС разделяются на первичные, вторичные и резервные (аварийные). Система электроснабжения называется первичной, если генераторы приводятся во вращение маршевыми двигателями, вторичной -если электрическая энергия в ней получается преобразованием электрической энергии первичной системы. Резервной (аварийной) системой электро-снабжения называется такая, в которой электрическая энергия получается от резервных источников; аккумуляторных батарей, генератора с приводом от вспомогательной силовой установки или ветряного двигателя.

Системы электроснабжения разделяются на следующие виды:

постоянного тока; переменного трехфазного (однофазного) тока постоянной частоты; переменного трехфазного (однофазного) тока переменной частоты. Выбор той или иной системы обусловлен многими факторами: назначением ВС, требованиями к качеству электрической энергии, требованиям по надежности, удобством эксплуатации, технико-экономическими показателями и др.

Наименование системы электроснабжения присваивается по виду первичной системы. В настоящее время в качестве типовых систем электроснабжения приняты: система трехфазного переменного тока постоянной частоты с номинальным напряжением U = 200/115 В и номинальной частотой f = 400 Гц. В качестве вторичной системы при этом используется система постоянного тока с U = 27 В. На многих типах самолетов используется вторичная система трехфазного переменного тока U=36 В и f = 400 Гц и пер-вичная система постоянного тока с U = 27 В. На ВС, эксплуатируемых в гражданской авиации, применяют системы электроснабжения, работающие как на постоянном, так и на переменном токах.

Специфичность условий эксплуатации, а также важность и сложность функций, выполняемых всем комплексом электрооборудования ВС, обусловливают высокие тактико-технические требования, предъявляемые к нему. Основными из них являются:

- надежность и безотказность работы в различных условиях полета;

- минимальная масса и габаритные размеры без ущерба надежности работы и при удобстве эксплуатации;

- высокая механическая прочность (кроме обычных требований, к электрооборудованию ВС предъявляют дополнительные требования – устой-чивость против вибраций. Считается, что элементы электрооборудования должны выдерживать динамические нагрузки, создаваемые ускорениями до 15 g);

- высокая электрическая прочность (она определяется в основном требованиями к изоляции, а также к допустимым расстояниям между токоведущими частями и металлической массой по поверхности изоляции и по воздуху). Электрическая прочность характеризуется значением напряжения (для проводов - 300 В, генераторов - 1000 В, для электродвигателей, коммутационной аппаратуры, установок обогрева - 500 В) и сопротивлением изоляции (оно должно быть в пределах от 1 до 5 МОм в зависимости от назначения элемента);

- высокая термическая прочность (для нее установлены допустимые перегревы над температурой окружающей среды от -60 до + 80°С при нормальном атмосферном давлении). Значения перегрузок определяют в зависимости от рода, назначения и характера работы оборудования. Кроме того, провода и коммутационная аппаратура, длительно работающие, должны выдерживать 200% перегрузки в течение 5 мин за 2 ч работы, электродвигатели и аппаратура, работающие в повторно-кратковременном режиме -100%-ную нагрузку при удлиненном вдвое рабочем периоде, лампы и фары — напряжение 115% номинального в течение 5 мин (лампы) и 1 мин (фары);

- высокая химическая стойкость, предусматривающая в основном умень-шение коррозии металлических частей под действием влаги, паров топлива и масла (поскольку пары топлива и масла вредно влияют на изоляцию, ее изготовляют из материалов, устойчивых к ним);

- удобство в обращении, безопасность в отношении пожара и взрыва;

- независимость работы электрооборудования от положения ВС в пространстве, скорости полета и ускорений;

- независимость работы электрооборудования от изменения параметров окружающей среды;

- простота ухода и эксплуатации;

- относительно низкая стоимость.