Авиационные асинхронные машины специального применения. Опыт эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

УДК 629.73.08; 629.7.004.67

И. А. Ларченко, Ю. О. Шмелев Научный руководитель - Н. В. Юрковец Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АВИАЦИОННЫЕ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ. ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Проанализированы основные технические и эксплуатационные данные авиационных асинхронных машин специального применения.

Электрические машины представлены на самолетах генераторами постоянного и переменного тока, преобразователями тока и напряжения, электромашинными усилителями, электродвигателями привода и электромеханизмами. Для удобства анализа все эти устройства относят к одному из двух основных видов электрических машин - генераторам или электродвигателям [1].

Асинхронные преобразователи частоты применяются преимущественно для получения переменного напряжения с частотой 100-200 Гц, необходимого для питания асинхронного привода с частотами вращения выше 3 000 об/мин (электропилы и другие ручные электрические машины).

Однофазные асинхронные двигатели - машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором [2].

Статор асинхронного двигателя с экранированными полюсами имеет явнополюсную конструкцию. На полюсах размещается однофазная обмотка, которая подключается в однофазную сеть. Часть полюса охватывает короткозамкнутый виток К. На роторе двигателя имеется обычная короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки.

Исследования влияния частоты на размеры и вес асинхронных электродвигателей и трансформаторов самолетного типа показали, что оптимальной частотой переменного тока для самолетов является частота 400 Гц, при которой наибольшая возможная скорость вращения электродвигателей составляет 24 000 об/мин.

Вес асинхронных электродвигателей самолетного типа при частоте 400 Гц примерно на 40 % меньше веса электродвигателей постоянного тока, рассчитанных на 24 В, имеющих ту же номинальную мощность и скорость вращения. В связи с этим в последние годы была установлена как наиболее рациональная для тяжелых самолетов трехфазная система при частоте 400 Гц с нейтралью, соединенной с корпусом самолета, линейным напряжением 208 В и фазовым 120 В Во многих случаях самолетные электродвигатели должны иметь большие кратности пусковых моментов. В связи с этим асинхронные электродвигатели самолетного типа выполняются с глубоким пазом для обмотки ротора и беличьей клеткой из латуни, обладающей значительно большим удельным сопротивлением, чем медь.

Специальные асинхронные машины включают: Автономный асинхронный генератор,

• асинхронный преобразователь частоты;

• однофазный асинхронный двигатель;

• однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой;

• асинхронный двигатель с экранированными (расщепленными) полюсами, и другие, которые рассмотрены ниже.

Асинхронные тахогенераторы. Тахогенераторы применяют для преобразования механического вращения в электрический сигнал. На выходе тахогене-ратора возникает напряжение, пропорциональное частоте вращения вала какой-либо машины. Шкала прибора, включенного на выходе тахогенератора, градуируется непосредственно в оборотах в минуту (об/мин) или километрах в час (км/ч) [3].

Асинхронный тахогенератор устроен так же, как двухфазный асинхронный двигатель с полым немагнитным ротором. На статоре в пазах уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. Одна из обмоток В (возбуждения) постоянно включена в сеть переменного тока, другая обмотка Г (генераторная) присоединена к нагрузке (электроизмерительному прибору V), т. е. является выходной.

Сельсины. Сельсины синхронной связи служат для синхронного и синфазного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой. В простейшем случае синхронную связь осуществляют с помощью двух одинаковых, электрически соединенных между собой индукционных машин, называемых сельсинами. Одну из этих машин, механически соединенную с ведущей осью, называют датчиком, а другую, соединенную с ведомой осью (непосредственно или с помощью промежуточного исполнительного двигателя), - приемником.

Вращающиеся трансформаторы. К ним относятся электрические микромашины переменного тока, преобразующие угол поворота ротора 0 в напряжение, пропорциональное этому углу или некоторым его функциям. В зависимости от закона изменения напряжения на выходе их подразделяют на следующие типы:

а) синусно-конусный трансформатор, позволяющий получать на выходе два напряжения, одно из которых пропорционально Бт0, а другое - соб0;

б) линейный вращающийся трансформатор, выходное напряжение которого пропорционально углу 0;

в) вращающийся трансформатор-построитель, выходное напряжение которого имеет связь с подаваемыми первичными напряжениями и и и2 в виде закона

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

ивых = С^и2 + и 2,

где С - конструктивная постоянная.

Для получения вращающихся трансформаторов различных типов можно использовать одну и ту же машину с двумя обмотками на статоре и двумя на роторе при различных способах их включения. Эти трансформаторы применяют в автоматических и вычислительных устройствах, предназначенных для решения геометрических и тригонометрических задач, выполнения различных математических операций, построения треугольников, преобразования координат, разложения и построения векторов и пр. В системах автоматического регулирования их используют в качестве измерителей рассогласования, фиксирую-

щих отклонение системы от некоторого заданного положения.

Библиографические ссылки

1. Панасюк Г. И., Попов И. А., Привалов Г. В. Авиационные электрические машины. М. : ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1985.

2. Специальные электрические машины / А. И. Бер-тинов, Д. А. Бут и др. М. : Энергоиздат, 1982.

3. Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины. М. : Высш. шк., 1986.

© Ларченко И. А., Шмелев Ю. О., 2014

УДК 629.73.08; 629.7.004.67

Е. А. Лосев, С. В. Полежаев Научный руководитель - Н. В. Юрковец Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТИПОВ АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН. МЕСТО АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В СИСТЕМЕ СОВРЕМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Рассматривается актуальность использования авиационных электрических машин в системе современного оборудования воздушных судов.

Электрические машины являются основными элементами электрических установок. Электрические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую называются генераторами, а электрической в механическую - двигателями. К электрическим машинам также относят и трансформатор. Принцип действия электрических машин основан на физических законах электромагнитной индукции и электромагнитных сил [1].

Авиационные электрических машины применяются в качестве электромашинных преобразователей (ПТ-750, ПО-750), синхронных однофазных и трёх-

фазных машин (ГТ-40ПЧ-6), асинхронных однофазных и трёхфазных машин, машин постоянного тока (СТГ-18ТМО).

Место авиационных электрических машин в системе современного оборудования воздушных судов рассмотрим на примере последней модели самолёта американской компании Boeing - Boeing 787 Dreamliner [2]. В самолете Boeing 787 Dreamliner для питания систем самолета используется электроэнергия, а не пневматика, и он зависит от электроэнергии в большей степени, чем все другие самолеты компании Boeing.

Размещение электрооборудования на самолете Boeing 787 Dreamliner