Авиационные преобразователи электроэнергии

Основными источниками постоянного и переменного токов на ВС являются генераторы. Кроме них, применяются и преобразователи электроэнергии, преобразующие постоянный ток в переменный. Преобразователи могут быть электромашинные или статические, однофазные и трехфазные.

Расшифровка обозначений преобразователей: П - преобразователь, О - однофазный, Т - трехфазный, С- статический, ПЧ -постоянной частоты.

Электромашинные преобразователи рода тока, часто называемые инверторами, отечественная промышленность выпускает в виде однофазных (серии ПО) и трехфазных (серии ПТ) преобразователей. Они представляют собой двигатель-генераторные установки, объединяющие в одном корпусе электродвигатель постоянного тока и магнитоэлектрический или синхронный генератор переменного тока. Как правило, преобразователи имеют аппаратуру автоматического регулирования напряжения и частоты.

Электромашинные преобразователи напряжений, именуемые умформерами, представляют собой комбинированные электриче­ские машины, конструкции которых объединяют в общем корпусе двигатель параллельного возбуждения и генератор независимого возбуждения.

Существуют умформеры в двух и трехколлекторном исполнении. Двухколлекторный умформер типа РУ позволяет получать высокое напряжение лишь одного значения. Трехколлекторные преобразователи типа РУК, имею­щие смешанное возбуждение и две каскадно соединенные якорные обмотки, позволяют снимать различное по величине высокое на­пряжение с двух коллекторов.

Полупроводниковая техника позволяет создать статические преобразователи постоянного тока в переменный, кото­рые обладают высоким КПД, значительной относительной мощностью на единицу массы, надежностью, отсутствием коллекторных узлов и скользящих контактов.

Классификация и принципиальные схемы преобразователей

Статические преобразователи

На современных самолетах с основной энергосистемой пере­менного тока напряжение и род тока преобразуются трансформаторами и выпрямительными установками.

В качестве преобразователей напряжения используются транс форматоры, которые по назначению подразделяются на силовые измерительные и специальные, по форме магнитопровода - на стержневые, броневые и тороидальные, а по числу фаз на одно фазные и трехфазные.

Принцип действия трансформатора основан на использовании закона электромагнитной индукции, в соответствии с которым напряжение U2 в сети и вторичной обмотке зависит от подводимой напряжения U1 и отношения числа витков первичной w1 и вторичной w2 обмоток (рис. 2.2):

U2= U1 w2/ w1. (2.1)

Сердечники трансформаторов изготовляются из электротехнических сталей (для частот не выше 1000 Гц) или из ферритов для более высоких частот. Поскольку в сердечниках трансформаторов пульсирует переменный магнитный поток, для уменьшения потерь сердечники набираются из тонких листов электротехнических сталей.

Рис. Схема трансформатора Рис. Схема автотрансформатора

1-трансформатор; 2-выпрямительный блок; 3-фильтр.

поток, для уменьшения потерь сердечники набираются из тонких листов электротехнических сталей.

Автотрансформаторы (рис. 2.3) выполняются так, что их вто­ричная обмотка w2 является частью первичной обмотки и имеет не только магнитную, но и электрическую связь с ней.

Соотношение токов в автотрансформаторе определяется из выражения

I2=I1 w1/ w1- w2 (5)

Переменный ток преобразуется в постоянный выпрямитель­ными устройствами. Выпрямительными элементами в них служат германиевые и чаще кремниевые выпрямители, которые удовлет­ворительно работают при температуре до 200°С.

Существуют разнообразные схемы выпрямления (однополупериодная, двухполупериодная, мостовая). Лучшими показателями обладает мостовая двухполупериодная схема, изображенная на рис. 2.1. Среднее напряжение выпрямленного тока этой схемой составляет примерно 0,9 от эффективного значения подводимого, что и способствует широкому применению этой схемы.

На практике нередко необходимо изменять не только род тока, но и величину напряжения для питания отдельных потребителей. С этой целью промышленностью выпускаются трансформаторно-выпрямительные блоки (ТВБ), каскадная схема одного из которых представлена на рис. 2.4.

Конструкция такого блока состоит из трансформатора 1, выпрямительного устройства 2 и фильтра 3. Он имеет вспомога­тельные устройства, обеспечивающие регулирование выходного напряжения, температурного режима и сигнализации предельных режимов.