Электроэнергетическая система (ЭЭС) любого СОЭЭ включает в себя один или несколько источников электрической энергии со своей аппаратурой управления, регулирования и защиты, а также систему передачи этой энергии (в виде проводов, кабелей и т.д.) на борт ЛА. Раскрутка роторов основных генераторов ЭЭС осуществляется силовым приводом (СП), в состав которого входят силовая установка (двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель) и силовая передача (отдельные агрегаты трансмиссии автомобиля и раздаточная коробка для привода источников или специальная муфта).
На АПА и ЭГУ наибольшее распространение получил автономный привод, в качестве силовой установки которого в последнее время с успехом применяется дизель. Передача вращающего момента от него к источникам электрической энергии в зависимости от их типа и количества производится через раздаточную коробку (РК), представляющую собой повышающий редуктор, или без неё. Так, на агрегатах АПА-50М, АПА-50М-3К, ЭГУ-50/210-131 (рис. 1, а) вращающий момент к источникам электрической энергии (ИЭЭ) постоянного и переменного токов поступает через РК. Это необходимо для создания рабочих частот вращения роторов авиационных генераторов (n=5500–8000 об/мин), установленных на данных агрегатах. РК сочленяется с дизелем (Д) с помощью сцепления (С).
При колебаниях нагрузки дизеля изменяются его частота вращения nД и жестко связанные с ней частоты n и f, из которых последняя является частотой переменного тока. Для автоматической стабилизации этой частоты применяются центробежные регуляторы повышенной точности (ЦРПТ). В отличие от обычных всережимных центробежных регуляторов (ЦРПТ). В отличие от обычных всережимных центробежных регуляторов (ЦР), используемых на базовых дизелях, ЦРПТ снабжаются пружинами меньшей жесткости. Более мягкие пружины увеличивают чувствительность регулятора и, следовательно, повышают его точность. Жесткость таких пружин можно регулировать с помощью механизма неравномерности. Некоторое ухудшение устойчивости процесса регулирования f в этом случае устраняется совместным действием на рейку топливного насоса самого регулятора и катаракта – пневматического амортизатора, выполняющего роль воздушного демпфера.
Регуляторы напряжения генераторов постоянного и переменного тока (РН≈) стабилизируют соответственно постоянное и переменное напряжения U‗ и U~ на их выходах путем воздействия на величину токов возбуждения этих источников.
Если источники электрической энергии располагаются на одном валу, то необходимость в РК отпадает. При этом ИЭЭ≈ соединяются с дизелем посредством обычной муфты (М) (рис. 1, б, в). В данном случае авиационные генераторы, рассчитанные на работу при повышенных частотах вращения, не применяются из-за относительно небольших частот вращения двигателей СП. Кроме того, при длительном режиме работы от них нельзя взять и расчетную номинальную мощность вследствие трудностей их охлаждения на земле.
Д
С
РК
ЦРПТ
nД
n
ИЭЭ≈
РН≈
U–, U~, f
U–, U~
СП
ЭЭС
а
Д
М
ИЭЭ≈
РН≈
ЦРПТ
nД
n
U–, U~, f
РН≈
СП
ЭЭС
б
Д
ЦР
М
ИЭЭ~
ВУ
РН≈
РЧ
nД
n
U~ , f
U~
U‗
U‗
U~, f
СП
ЭЭС
в
Рис. 1. Принципы построения электроэнергетических систем авиационных электроагрегатов с приводом от автономного двигателя:
а – электроэнергетическая система с приводом источников постоянного и переменного тока через раздаточную коробку; б – электроэнергетическая система с приводом источников постоянного и переменного тока через муфту; в – электроэнергетическая система с приводом источника переменного тока через муфту
Поэтому на таких агрегатах используются неавиационные источники. В частности, на АПА-35/30-130, структурная схема которого представлена на рис. 1, б, устанавливаются два генератора промышленного типа. Одним из них является, например, серийный синхронный генератор, позволяющий при частоте вращения дизеля nД=1500 об/мин получить на своем выходе номинальное для ЛА значение частоты переменного тока fном = 400 Гц.
Наиболее совершенной представляется структура ЭЭС, для которой разработан специальный источник электрической энергии переменного тока (ИЭЭ≈, рис. 1, в). Для агрегатов нового поколения АПА-80 и АПА-100 таким источников будет блок синхронных генераторов, конструктивно состоящий из двух генераторов, вырабатывающих трехфазные линейные напряжения 208 и 31,5 В, частотой 400 Гц. Напряжения 31,5 В по двум выходам подаются на выпрямительные устройства (ВУ), в которых преобразуются в постоянные напряжения U‗=28,5 В. Стабилизация U‗и U~ осуществляется регуляторами напряжения раздельно по постоянному и переменному выходам.
В данной схеме для обеспечения постоянства f вместо ЦРПТ применен электронный регулятор частоты (РЧ), основу которого составляют цифровые устройства на микросхемах. Он воздействует на рейку топливного насоса через обычный центробежный регулятор. Такая структура построения ЭЭС позволяет существенно повысить точность стабилизации частоты.
