2020-04-07
68Типы авиационных электрических машин
- основные недостатки: необходимость регламентных работ с осмот-
эксплуатационные ром и заменой щеток; загрязнение щеточной
пылью; необходимость воздуха для нормаль-
ной работы щеточно-коллекторного узла;
щеточно-коллекторный узел очень чувстви-
телен к вибрациям и крутильным колебани-
ям привода.
- основные недостатки: коллектор сложное и трудоемкое устройство,
конструктивные значительно увеличивающее расстояние меж-
ду опорами вала; необходимость либо регу-
лировки нейтрали, либо весьма точной взаим-
ной ориентировки деталей и сборочных еди-
ниц, оказывающих влияние на коммутацию;
ресурс качественно меньше ресурса привод-
ных авиадвигателей, что приводит к необхо-
димости наличия обменного фонда; при ком-
бинированной испарительной системе нали-
чие на борту бачка со спирто-водяной смесью
и управляемой заслонки; возможность повы-
шения оборотов при соответствующем сни-
жении массы ограничена предельной окруж-
ной скоростью в щ/к узле (< 55м/с).
- основные достоинства: простота регулировки напряжения в большом
эксплуатационные диапазоне; возможность использования гене-
ратора в качестве стартера при минимальном
увеличении массы (практически только на ве-
личину массы сериесной обмотки) – сущест-
венный выигрыш в массе за счет отсутствия
на борту специального турбостартера.
- основные достоинства: данный тип отработан многими десятилетия-
конструктивные ми; комбинированная испарительная система
охлаждения весьма надежна и обеспечивает
минимально возможную температуру маши-
ны при любых условиях эксплуатации; воз-
можен отказ от турбостартера на борту.
5.2. Бесщеточные генераторы со статическими выпрямителями и вращающимися выпрямителями
(иначе: вентильные генераторы с вращающимися выпрямителями; бесконтактные генераторы – БК).
Рис. 5
- Область применения: генераторы бортовых систем электро-
снабжения.
- охлаждающая : исторически сложилось – воздух или
среда воздух + спирто-водяная смесь, но явно
просматривается возможность исполь-
зования масла как при канальном, так и
при распылительном охлаждении при
соответствующей интеграции с приво-
дом.
- опоры вала : исторически сложилось – шарико-под-
шипники с консистентной смазкой, но
возможно масляное охлаждение при со-
ответствующей интеграции с приводом.
- масса : ~ 1,6 кг/кВт при n= 8000 об/мин и
Р = 18 кВт
( для воздушного охлаждения или при
комбинированной испарительной систе-
ме без элементов КИС на борту).
- ресурс до : определяется работоспособностью шари-
ремонта коподшипников; для шарикоподшипни-
ков с консистентной смазкой < 2000 ча-
сов (без смены смазки).
- основные : несколько завышены постоянные време-
недостатки ни (электромагнитная схема достаточно
эксплуатационные инертна); практически исключена воз-
можность использования электрозапуска;
нагрузки при «рулежке» уступают колле-
кторным генераторам (охлаждение вен-
тилей).
- основные : машина значительно сложнее (~2,5…3 ра-
недостатки за) по сравнению с коллекторным генера-
конструктивные тором и дороже; габариты таких машин
при воздушной или комбинированной ис-
парительной системе охлаждения несколь-
ко больше габаритов коллекторных гене-
раторов той же мощности за счет развитой
системы радиаторов силовых вентилей;
при установке блока с вращающимися вы-
прямителями внутрь пустотелого вала (для
уменьшения габаритов и нагрузок) возмо-
жная длина шлицевого валика практически
исключает возможность выполнения «гиб-
кого торсиона», а сам вал выполняется со-
ставным, что снижает частоту его собстве-
нных колебаний; при комбинированной
испарительной системе – наличие на борту
бачка и управляемой заслонки.
- основные : время межрегламентных работ может
достоинства быть значительно увеличено, а время рег-
эксплуатационные лементных работ значительно сокращено
по сравнению с коллекторными генерато-
рами (нет щеток – не нужны их осмотры и
замена, требующие иногда демонтажа ге-
нератора).
- основные : несколько меньшая масса по сравнению с
достоинства коллекторными генераторами той же мощ-
конструктивные ности; меньшая чувствительность к вибра-
циям; потенциальная возможность приме-
нения в качестве охладителя масла (при ин-
теграции с приводом) и вытекающие из это-
го возможности увеличения ресурса до ве-
личины сопоставимых с ресурсом авиадви-
гателей и повышения частоты вращения
для уменьшения массы.
Дополнительные Устройство и технология сборки блока ста-
сведения: тических выпрямителей таблеточного типа
весьма своеобразны и будут рассмотрены
отдельно в лекции №20.
5.3. Вентильные генераторы с комбинированым возбуждением
Рис.6
- Область применения: генераторы бортовых систем электроснаб-
жения спецобъектов.
- охлаждающая : ограничений нет, используются все виды
среда охладителей, кроме спирто-водяной
смеси.
- опоры вала : как правило, интегрированы с шарикопод-
шипниками привода.
- масса : > 2,5 кг/кВт при Р=5 кВт в пересчете на
(активная часть) n = 8000 об/мин без вентильного блока
(очень сильно зависит от характера нагру-
зок).
- основные : достаточно ограниченный диапазон регу-
эксплуатационные лирования напряжения в зависимости от
недостатки частоты вращения; блок силовых венти-
лей отделен от самой машины (как прави-
ло); довольно высокое рассеивание.
- основные : наличие биметаллической обоймы (слож-
конструктивные ная технология); проблемы балансировки;
недостатки достаточно сложные схемы организацион-
но-технического характера при интеграции
с приводом; необходимость разделения,
как правило, блока силовых вентилей и са-
мой машины.
- основные : высокая надежность (нет щеток, нет враща-
достоинства ющихся обмоток); достаточно высокий
эксплуатационные КПД.
- основные : возможность использования при окружных
достоинства скоростях ротора ~170 м/с; достаточно ши-
конструктивные рокие возможности при интеграции с при-
водом.
5.4. «Вентильные» индукторные генераторы
Рис.7
- Область применения: генераторы бортовых систем электроснаб-
жения спецобъектов.
- охлаждающая : ограничений нет, используются все виды
среда охладителей, кроме спирто-водяной смеси.
Видимо наиболее рациональна канальная
система жидкостного охлаждения.
- опоры вала : как правило, интегрированы с шарикопод-
шипниками привода.
- масса : >3,5 кг/кВт при Р=5 кВт в перерасчете на
(активная часть) n = 8000 об/мин без вентильного блока
(очень сильно зависит от характера нагру-
зок).
- основные : невысокий КПД (электромагнитное возбу-
эксплуатационные ждение); блок силовых вентилей отделен
недостатки от самой машины (как правило); высокое
рассеивание.
- основные : большая масса при частотах вращения
конструктивные < 24∙103об/мин; как правило, необходи-
недостатки мость разделения блока силовых вентилей
и самой машины; большие потоки рассея-
ния.
- основные : очень высокая надежность.
достоинства
эксплуатационные
- основные : чрезвычайно простая конструкция ротора,
достоинства низкая стоимость, возможность использо-
конструктивные вания при окружных скоростях более
200 м/с; широкие возможности интеграции
с приводом.
5.5. «Вентильные» генераторы с возбуждением от постоянных магнитов и регулированием напряжения за счет электроники (полупроводниковые ключи и стабилетроны)
Рис. 8
- Область применения: генераторы бортовых систем электроснаб-
жения небольших мощностей (мощность
лимитируется возможностями электрони-
ки).
- охлаждающая среда: ограничений нет, как правило, воздух
(продув).
- опоры вала : как правило, шарикоподшипники с конси-
стентной смазкой; жидкостная смазка ве-
дет к интеграции с приводом, что для не-
больших мощностей, как правило, не оп-
равдано, за исключением консольного ра-
сположения ротора на валу привода.
- масса : ~ 1,8÷2 кг/кВт при n = 8000 об/мин и
Р = 3 кВт
без учета блока выпрямления и регули-
рования (~2,3кг/кВт, если тиристоры на
машине).
- ресурс до : определяется работоспособностью шари-
ремонта коподшипников; при шарикоподшипни-
ках с консистентной смазкой < 2000 ча-
сов (без смены смазки).
- основные : если тиристоры на машине, то воздух ну-
эксплуатационные жен до 60…700С; если блок вне генерато-
недостатки ра – фактически два агрегата, связанных
большим количеством проводов.
- основные : сложность закрепления магнитов на ро-
конструктивные торе (биметаллические обоймы или би-
недостатки металлические «звездочки» и клинья –
«коллекторная» конструкция);
если блок и сама машина разделены, то
между ними необходимо большое коли-
чество проводов достаточно большой
длины (разные отсеки) – увеличение
массы; стоимость высокая.
- основные : высокая надежность (нет щеток, нет вра-
достоинства щающихся обмоток); регламентные рабо-
эксплуатационные ты сведены к минимуму.
- основные : сама машина достаточно проста и ком-
достоинства пактна; возможно обеспечить режим ру-
конструктивные лежки без самовентиляции (нет щеток и
вентилей, имеющих невысокую темпера-
туру эксплуатации), если блок отделен от
машины и имеет развитую систему ох-
лаждения.
Для интеграции при консольном располо-
жении ротора на валу привода вариант,
пожалуй, наилучший.
Можно применять при окружных скорос-
тях ротора до ~ 170 м/с.
Применение «вентильных» генераторов других типов носит эпизодический характер.
