Лекция 1. Бортовая система электроснабжения летательных аппаратов (бортовая СЭС ЛА) - система электроснабжения

Лекции

Бортовая система электроснабжения летательных аппаратов (бортовая СЭС ЛА) - система электроснабжения, предназначенная для обеспечения бортового электрооборудования летательного аппарата электроэнергией требуемого качества. Системой электроснабжения принято называть совокупность устройств для производства и распределения электроэнергии.

Начиная с 20-х годов прошлого века, на самолётах стали использоваться генераторы постоянного тока на 8, затем — на 12, и, наконец, на 27 вольт. Для питания бортового оборудования и систем ЛА в настоящее время применяется электроэнергия постоянного тока напряжением 27 вольт, переменного однофазного или трёхфазного с нейтралью тока с напряжением 208/115 вольт, частотой 400 Гц, переменного трёхфазного без нейтрали тока напряжением 36 вольт 400 гц. Суммарная мощность генераторов на борту может составлять от 20 кВт для небольших самолётов или вертолётов до 1000 и более кВт для тяжёлых ЛА.

В состав бортовой СЭС входят источники тока, аппаратура регулирования, управления и защиты, собственно бортовая сеть с распределительными устройствами, устройствами защиты цепей потребителей, а также устройствами защиты от радиопомех, статического электричества и электромагнитных излучений. Различают первичные и вторичные источники электроэнергии. К первичным источникам относят бортовые электрогенераторы и аккумуляторные батареи. Ко вторичным источникам относят трансформаторы и преобразователи.

Надёжность системы электроснабжения ЛА является одним из основополагающих факторов безопасности полёта. Поэтому предусматривается комплекс мер для надёжности функционирования и повышения живучести бортовой СЭС ЛА. Как правило, применяют основные, резервные и аварийные источники электроэнергии. Основные источники обеспечивают потребности в электроэнергии в нормальных условиях полёта. Резервные источники питают потребители при нехватке мощности основных источников, вызванной отказами в СЭС. Аварийные источники питают только жизненно важные системы ЛА (потребители первой категории), без которых невозможно безопасное завершение полёта.

На электрооборудование летательных аппаратов действует ряд неблагоприятных факторов - вибрации, ускорения, большие перепады температуры и давления, ударные нагрузки, агрессивные среды паров топлива, масел и спецжидкостей, иногда очень едких и токсичных. Конструктивными особенностями агрегатов электрооборудования летательных аппаратов является очень высокое качество изготовления, высокая механическая и электрическая прочность при минимальном весе и габаритах, пожаровзрывобезопасность, относительная простота в эксплуатации, полная взаимозаменяемость однотипных изделий и т. д.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОВОДА, МОНТАЖНОЕ И УСТАНОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Электрическая часть ЛА выполняется проводами с повышенными электрическими, механическими и термическими свойствами, а также стойкостью к действию топлива и масел.

Провода подразделяются на низковольтные и высоковольтные Низковольтные провода выпускаются промышленностью нескольких типов, например: БП ВЛ, БП ВЛА, ПТЛА, ПТЛ (БПТ, ТМ), БИН, МОГ, МГШВ.

К высоковольтным относятся провода ПВЛ и ПВСТУ. В цепях, создающих радиопомехи, используются те же типы проводов, но с металлической оплеткой - экранировкой. В этом случае к маркировке провода добавляется буква «Э», например: БПВЛЭ, МГШВЭ.

Провода БПВЛ и БПВЛА, имеющие изоляцию из винилового пластиката (В) в лакированной (Л) оплетке из хлопчатобумажной пряжи (БП), применяются для эксплуатации при температуре окружающей среды от -60 до +70 градусов по Цельсию (+70 градусов при нагрузке в сети равной нулю). ПВСТУ (провод высоковольтный, термостойкий, усиленный) и ПТЛ (БПТ,ТМ) - провод термостойкий, лакированный с изоляцией из ленточного фторпласта в оплетке из лакированной стеклопряжи, применяются для эксплуатации при температуре от -60 до +250 градусов по Цельсию.

Провода типа МГШВ имеют токонесущую жилу их медной луженой проволоки. Изоляция состоит из двух слоев изоляции (шелк) или хлорвиниловой пленки, намотанной во взаимопротивоположных направлениях, поверх которых наложен слой полихлорвинилового цветного пластиката. Применяются для фиксированного внутрикабинного и внутриприборного монтажа. Провод марки МОГ (монтажные особо гибкие) имеют токонесущую жилу из медной проволоки, обмотанную в разгон хлопчатобумажной пряжей. Затем идут четыре слоя шелковых лент обмотанных капроновыми нитками и подклеенных БФ-2 к оплетке из шелка (капрона). Применяются провода для передачи электрической энергии с подвижных частей возвратно-поступательным и поворотным частям блоков в диапазоне температур от +60 до 60 градусов по Цельсию.

К монтажному и установочному оборудованию относятся:

1. Контактные соединения (штепсельные разъемы, клеммные коробки, болтовые соединения).

2. ЦРУ (энергоузлы), РУ (электрощитки, пульты, панели), релейные и контакторные коробки и др.

3. Элементы защиты электрожгутов и их отбортовки(замки, хомуты, скобы, хлорвиниловые и металлические трубы и др.).

Контактные соединения применяются для удобства монтажа и демонтажа электрической сети в местах технологических разъемов, у съемного оборудования и всевозможных распределительных устройств.

Наибольшее применение из контактных соединений нашли штепсельные разъемы обычного (ШР, РМ), герметизированного (ШРГ, РМГ) и термостойкого (РТ) исполнения. Штепсельные разъемы имеют условные обозначения: 2РМ 33Б/К/П/У/Э/Н/20Ш/Г/4Б1, где

1. 2РМ - конструктивное исполнение (разъем малогабаритный);

2. 33 - размер корпуса разъема со стороны хвостовиков;

3. Б/К/ - блочное (кабельная) часть разъема;

4. П/У/ - патрубок прямой (угловой);

5. Э/Н/ - для подсоединения экранированного (неэкранированного) кабеля;

6. 20 - количество контактов в разъеме;

7. Ш/Г/ - штыри (гнезда) расположены в отъемной части;

8. Б - покрытие контактов «серебряные»;

9. 4 - условное обозначение контактного набора;

10. 1 - теплостойкость 100 градусов по Цельсию.

Энергоузлы, электрощитки, пульты, релейные и контакторные коробки предназначены для размещения коммутационной и защитной аппаратуры.

Провода электрической сети ЛА обычно соединяются в жгуты с максимальным диаметром 70 мм. Для защиты от механических, химических и тепловых воздействий жгуты обматываются или обшиваются специальными материалами: капроновым или дермантиновым полотном, стеклотканью, асбестовой, или фторопластовой, хлорвиниловой лентой и др., а также могут прокладываться в металлических трубках или желобах. Для крепления (отбортовки) жгутов к элементам конструкции ЛА применяются специальные замки, хомуты, скобы и др.

КОММУТАЦИОННАЯ И ЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА

Коммутационная аппаратура служит для включения, выключения и переключения электрических цепей. В зависимости от способа приведения в действие, коммутационная аппаратура подразделяется на три группы:

· аппаратура ручного управления (выключатели переключатели, кнопки);

· аппаратура дистанционного управления (контакторы и реле);

· аппаратура программного управления (концевые выключатели).

По принципу действия выключатели и переключатели могут быть перекидными и поворотными. Перекидные выключатели и выключатели имеют два крайних фиксированных положения (В-45, ВГ-15, ПП-45) переключатели выполненные с нейтралью, имеют третье нейтральное фиксированное положение (ППН-45, ППНГ-15). Нажимные выключатели и переключатели после прекращения нажатия на рукоятку управления возвращаются в исходное положение (ВН-45, ПН-45). В поворотных выключателях и переключателях, выключения и переключения производятся при повороте рукоятки управления на определенный угол.

В зависимости от числа коммутируемых цепей выключатели и переключатели подразделяются на однополюсные (ПП-45, ВГ-15), двухполюсные (28-45, 2ПН-20) и трехполюсные (ЗВ-20, ЗППН-45).

Выключатели и переключатели, имеющие в своем обозначении букву «Г» выполняются герметичными в пластмассовом корпусе. Негерметичные выключатели и переключатели имеют металлический корпус. В настоящее время выпускаются герметизированные выключатели и переключатели для коммутации цепей постоянного и переменного тока (В-200, 2В200П, ПП200К, 2ПП200К, ЭППН200К). Буква П в конце обозначения или перед буквой К указывает на то, что данный выключатель имеет выводы под отпайку. Выключатели и переключатели без буквы К ставятся в кабинах с обычным освещением, а с буквой К, отличающиеся удлиненной рукояткой управления и отсутствием на ней светящегося глазка - в кабинах с красным освещением.

Кнопки применяются для кратковременной коммутации электрических цепей. В настоящее время применяются следующие виды кнопок: 5К, 204К, 205К, 4КНР, 8КНР.

Контакторы и реле - это электромагнитные аппараты основными элементами которых являются электромагнит и контакторная система. Контакторы предназначены для коммутации цепей с величиной тока свыше 50 А, реле до 50 А.

В настоящее время применяются контакторы типа КМ, КП, ТК, например: КМ-50, КМ-4000Д, КП-400Д, ТКД-50ЭДТ. Контакторы типа КМ (контакторы малогабаритные) служат для включения и отключения электрических цепей. Они могут быть кратковременного и длительного режима работы. В последнем случае электромагнитный контактор имеет две обмотки: включающую и удерживающую.

Контакторы типа КП служат для переключения эл.цепей. Они имеют включающую, удерживающую обмотки и не менее четырех силовых контактов: две пары нормально замкнутых и две пары нормально разомкнутых.

Контакторы типа ТК предназначены для включения и отключения электрических цепей однофазного и трехфазного токов. Кроме перечисленных типов контакторов применяются также контакторы специального назначения: КВШ-100,КВШ-600,КВЗ-600А и др.

В маркировке контакторов КМ и КП первые буквы обозначают тип контактора, следующие за ними цифры - величину тока контактной системы, последняя буква указывает на режим работы.

В настоящее время для контактов и реле введена буквенно-цифровая маркировка, определяющая их основные конструктивно-технические данные.

На первое место обозначения ставится буква условно определяющая напряжение питания обмотки электромагнита: Т - тридцать, С - сто. На втором месте - буква, обозначающая назначение данного аппарата: К - контактор, коммутационное реле, Н - реле напряжения, Т - тактовое реле, В - реле времени, П - реле переменного тока. На третье и четвертое место ставятся буква и цифра, совместно обозначающие номинальную величину тока в цепи контакторов. Буква обозначает разряд (Е - единицы, Д - десятки, С - сотни). На пятом и шестом месте ставятся две цифры или цифра и буква, обозначающие количество пар контактов. Например, 11 - одна пара нормально разомкнутых контактов. 10 - одна пара нормально замкнутых, а нормально разомкнутые контакты отсутствуют. 2П - два переключающих контакта. На седьмом месте может стоять буква обозначающая режим работы: Д - длительный, К - кратковременный. На восьмом месте может стоять буква, обозначающая термостойкость или разновидность данного аппарата.

Концевые выключатели служат для коммутации электрических цепей по определенной программе. Они бывают с большим ходом штока (МВШ-2Т) и с малым ходом штока (ВК-140, КВ-6, КВ-9, КВ-20) концевые выключатели с большим ходом штока устанавливаются на ЛА для сигнализации крайних положений массивных органов (шасси, тормозных щитков, закрылков и др.).

Концевые выключатели с малым ходом штока устанавливаются в электромеханизмах в качестве концевых ограничителей и для сигнализации определенного положения его органов, а также в программных механизмах.

В обозначениях концевых выключателей серии ВК-140 (ВК1-140, ВК2-140, ВК1-1401, ВК1-142) цифра 1 указывает на то, что провода подсоединяются пайкой, 2 - под винт, 140 - переключатели, 141,142 - выключатели. Следующая за цифрой буква или буква с цифрами указывает конструкцию штока концевого выключателя.

В связи с вводом общесоюзных нормалей, концевые выключатели получили новые обозначения. Так, например: концевые выключатели ВК1-140, ВК1-140А-1, ВК2-140-1Т, ВК2-140В-2Т имеют условные обозначения соответственно А801, А801А,А812Т, А8128, а концевые выключатели КВ-9, КВ-9НТ, КВ-20Т - соответственно Д701, Д713, В612.

Коммутационная аппаратура должна изображаться при отсутствии тока и внешних принудительных сил, воздействующих на подвижные части контактов. Подвижные части изображаются на основании следующего: сила действующая на контакт для срабатывания должна иметь на схеме направление сверху вниз при горизонтальном изображении и слева направо при вертикальном изображении.

АППАРАТУРА ЗАЩИТЫ.

Для защиты сети и потребителей от токов короткого замыкания и перегрузок наибольшее применение нашли аппараты максимальной токовой защиты:

· плавкие вставки (ПВ);

· стеклянные предохранители (СП);

· инерционные плавкие предохранители (ИП);

· тугоплавкие предохранители (ТП);

· биметаллические автоматы защиты.

Для максимального использования тепловых возможностей защищаемых объектов, выбор аппаратуры защиты осуществляют подбором тепловой характеристики объекта и амперсекундной характеристики аппарата защиты. Характеристики должны мало отличатся друг от друга, а в области средних и больших нагрузок амперсекундная характеристика должна проходить ниже тепловой характеристики. В этом случае защита срабатывает при допустимой температуре нагрева.

Предохранители типа ПВ выпускаются на токи 2-100 А, типа СП - на 1-40 А, типа ТП - на 200-900 А, типа ИП - на 5-250 А. Достоинствами предохранителей являются простота их конструкции, малые габариты и высокая надежность разрыва цепи при большой кратности тока. К недостаткам предохранителей относятся: одноразовость действия, зависимость времени срабатывания от окружающей температуры, трудность визуального контроля срабатывания, трудность, а иногда невозможность замены в «полете».

Эти недостатки в основном устранены в биметаллических автоматах защиты. Биметаллические автоматы защиты являются автоматами с ручным включением и с автоматическим и ручным выключением. В основе их принципа действия лежит процесс деформации (изгиба) биметаллического элемента при его нагреве. По кинематической схеме механизма биметаллические автоматы делятся на: автоматы без свободного расцепления (АЗС) и автоматы со свободным расцеплением (АЗР).

Включающий механизм АЗС позволяет принудительно удерживать контакты во включенном состоянии до перегорания биметаллической пластины.

Автоматы защиты АЗР имеют механизм свободного расцепления, который не позволяет удерживать контакты в замкнутом состоянии до тех пор, пока биметаллическая пластина не охладится до определенной температуры.

Автоматы АЗС устанавливаются в цепях безопасных в пожарном отношении (вооружение, связь, органы управления, шасси и др.).

Основным преимуществом АЗР перед АЗС при отключении токов короткого замыкания является относительно высокая разрывная способность, которая обеспечивается двойным разрывом электрической дуги.

В настоящее время для защиты цепей постоянного тока выпускаются герметизированные автоматы защиты АЗСГ (АЗСГК), АЗРГ (АЗРГК), где Г - герметичность исполнения, К - аппарат предназначен для установки в кабинах с красным светом. Автоматы защиты, рассчитанные на токи 20-50 А дополнительно имеют электромагнитный расцепитель (механизм электромагнитной отсечки), предназначенный для защиты биметаллической пластины от токов КЗ и для повышения разрывной способности.

Для защиты цепей переменного однофазного и трехфазного тока в настоящее время применяются автоматы защиты АЗФ1 (АЗФ1К) АЗ3. Отличие данных автоматов от ранее рассмотренных состоит в том, что увеличен зазор между контактами при разрыве цепи и изолирована рукоятка управления от металлической крышки корпуса.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.

Эксплуатация электрических сетей осуществляется в соответствии с наставлением по инженерно-авиационной службе, единым регламентом и инструкцией по эксплуатации данного типа ЛА.

Техническая эксплуатация электрических сетей ЛА обеспечивается специалистами по авиационному оборудованию. Все работы, связанные с ремонтом сетей, заменой проводов и защитной аппаратуры, независимо от того, какими специалистами они выполняются, производятся под контролем специалистов по электрооборудованию ЛА.

При эксплуатации электрических сетей необходимо следить за:

· общим состоянием изоляции проводов и их экранировки;

· качеством прибортовки жгутов, заделки и пайки проводов в местах соединения;

· надежностью контактных соединений.

Сращивание поврежденных проводов допускается только с помощью горячей пайки с применением канифоли и специального припоя (например ПОС-40) или холодной пайки под давлением, а также с помощью соединительных втулок и индивидуальных разъемов. Сращивание нескольких проводов в одном соединении жгута не допускается.

Прокладка новых участков сети выполняется только из целых проводов. При замене провода сечение нового берется равным или, как исключение, ближайшим большим по сечению проводом того же типа, что и заменяемый.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

· производить монтажные и демонтажные работы с электрическими устройствами и проводами, оставлять открытыми распределительные устройства и клеммовые панели, если бортовая сеть включена под напряжение;

· устанавливать аппаратуру защиты, которая не соответствует номинальным токам и напряжениям;

· подключать потребители типы и мощности которых не предусмотрены схемой;

· подключать провода в местах не предусмотренных монтажной схемой, а также под один контактный болт более трех проводов у распределительных устройств более двух проводов у коммутационной аппаратуры;

· присоединять провода без наконечников или с необлуженными концами;

· нарушать и изменять маркировку проводов, экранировку и прибортовку жгутов;

· прибортовывать жгуты и провода к трубопроводам бортовых систем;

· допускать касания проводов и жгутов о подвижные части и трубопроводы;

· оставлять неизолированными свободные концы проводов;

· использовать не предусмотренные изоляционные материалы;

· определять наличие напряжения в цепи замыканием проводов или касанием их о корпус ЛА.

При отыскании неисправности электрическую цепь разбирают на участки и методом исключения находят цепь с обрывом или коротким замыканием с помощью ампервольтметра (тестера ТТ-1, С-20 и др.).

УСТРОЙСТВО ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Рассмотрим устройство проводов типа БПВЛ и ПТЛ, нашедших наибольшее применение в электрических сетях ЛА. Провод БПВЛ(Э) имеет токонесущую жилу из медных проволок, луженных оловом с изоляцией из полихлорвинилового пластиката в лакированной оплетке.

Выпускаются провода белого, голубого и красного цветов. Провод предназначен для монтажа бортовой сети низкого напряжения. Применяется для эксплуатации при температуре окружающей среды от +70 до -60 градусов по Цельсию. Выпускается сечением от 0,35 до 95 мм¤. Экранирующая плетенка должна быть изготовлена из медной проволоки 0,12 - 0,30 мм, луженной оловом.

Провод ПТЛ (теплостойкий лакированный) имеет токонесущую жилу из медной проводки. Изоляция выполняется из ленточного фторпластика в лакированной защитной оболочке из стеклонити. Данный провод выпускается четырех марок: ПТЛ-250, ПТЛ-200, ПТЛЭ-250, ПТЛЭ-200.

Токопроводящая жила ПТЛ-250 и ПТЛЭ-250 скручена из медных проволок, покрытых серебром или другим равноценным теплостойким слоем металла; у ПТЛ-200 и ПТЛЭ-200 проволоки токоведущей жилы лудятся.

Провода марок ПТЛ-250 и ПТЛЭ-250 отличаются от проводов марок ПТЛ-200 и ПТЛЭ-200 цветной нитью.

Провода собираются в жгуты диаметром до 70 мм. Для защиты от химических, термических и механических воздействий они могут быть проложены в металлических трубах, желобах, быть обмотаны дермантином, виниловой лентой и пр.

На объекте крепятся (отбортовываются) к неподвижным частям с помощью замков, хомутов (показать на монтаже элементы отбортовки).

Жгуты оканчиваются, как правило, штепсельными разъемами. Показать блочный и кабельный штепсельный разъем. Из коммутационной аппаратуры изучить конструкцию контактора и реле, основные элементы, принцип работы выключателей, переключателей, кнопок.

Лекция 1

Электрические сети строят по разным принципиальным схемам. Построение сети зависит от назначения ЛА, его конструктивных особенностей и применяемого оборудования. Например, на самолёте Ту-134 в качестве основных источников электроэнергии применяются генераторы постоянного тока на двигателях, а для питания переменным током стабильной частоты 208/115 вольт 400 гц применяются электромашинные преобразователи.