Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 4

Индукторные генераторы широко используются на ЛА как вспомогательные и основные однофазные ис­точники переменного тока небольшой мощности с частотой 400–6000 Гц. В настоящее время они используются так же, как специальные генераторы в импульсной технике, в системах авто­матического регулирования частоты, для тяжелых условий рабо­ты, например, при температуре окружающей среды 300–500 °С.

1.5 Каскадные генераторы

Они являются объединением двух машин:  синхронного воз­будителя с внешними полюсами и основного генератора, выполненного конструктивно по типу асинхронной машины с фазным ротором.

Рисунок 11 – Схема каскадного генератора

На статоре размеща­ются обмотка возбуждения 1 (смотри рисунок 11), питаемая постоянным током, и выходная обмотка 2, с которой снимается электрическая мощ­ность. Ротор состоит из двух замкнутых друг на друга трехфазных обмоток 3 и 4, имеющих встречное чередование фаз по азимуту за счет перекре­стных перемычек 5.

Каскадный генератор имеет ряд преимуществ по сравнению с генератором с вращающимися выпрямителями. Он не имеет выпрямителей, встроенных в ротор, и поэтому допускает большую температуру нагрева ротора (250–300 °С вместо 100–150 °С у генераторов с выпрямителями), ограничиваемую теплостойкостью изоляции. Это особенно важно, если система охлаждения генератора замкнута. Даже имея худшие весовые характеристики, чем генератор с вращающимися выпрямителями, каскадный генератор в комплексе с системой охлаждения может иметь меньший вес, поскольку вес замкнутой системы охлаждения резко возрастает с уменьшением перепада температур.

Отсутствие вращающихся выпрямителей делает каскадный генератор более надежным. Такой генератор имеет простую кон­струкцию и технологичен в изготовлении. Регулирование напряжения каскадного генератора осуществляется таким же образом, как и для обычных генераторов с электромагнитным возбуждением.

1.6 Коммутаторные генераторы

Коммутаторные генераторы (или генераторы с переключением потока) работают на принципе периодического изменения направления магнитного по­тока в якоре за счет изменения геометрии магнитной цепи. Схема генератора приведена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Схема коммутаторного генератора

На статоре разме­щаются призматические постоян­ные магниты 1, сердечники 2 из магнитомягкой стали с полюсны­ми башмаками 3 и две якорные катушки 4. Магниты 1 охвачены высоко проводящими демпферными кольцами 5, защищающими их от нестационарных размагничивающих эффектов. Ротор представля­ет собой звездочку 6 из магнитомягкой стали, являющуюся ком­мутатором потока. В положении на рис. 12 зубцы ротора располагаются напротив полюсных башмаков статора во вто­ром и четвертом квадрантах, и поток Ф, создаваемый магни­тами, замыкается по пути с минимальным воздушным зазором таким образом, что в сердечниках 2 он направлен спра­ва налево. Когда ротор повернется на некоторый угол, зубцы ротора займут, положение напротив полюсных башмаков статора в первом и третьем квадрантах и направление потока в сердечниках 2 изменится на противоположное. При вращении ротора это изменение потока в сердечниках 2 имеет периоди­ческий характер, и в якорных катушках 4 наводятся переменные ЭДС.

Наряду с магнитоэлектрическими коммутаторными гене­раторами могут исполь­зоваться коммутаторные генераторы с электромагнитным или комбинированным возбуждением.

Достоинством коммутаторных генераторов является про­стота конструкции, высокая надежность, способность генери­ровать однофазный ток повышенной частоты. Однако для получения трехфазного тока такие генераторы использовать практически невозможно.

Коммутаторные генераторы могут выполняться на скорости вращения ротора до 60000 об/мин при мощностях до ,5 кВА.

1.7 Вентильные машины

На небольших самолетах и вертолетах с системой постоянно­го тока низкого напряжения в качестве основных источников применяются синхронные генераторы, работающие на сеть по­стоянного тока через выпрямитель, – так называемые вентиль­ные генераторы (генераторы с встроенным и выпрямителями). Они более просты по конструкции, более надежны, имеют большой срок службы и требуют меньшего ухода в эксплуатации по сравнению с коллекторными генераторами постоянного тока.

Важнейшим специальным требованием к вентильным генера­торам является низкий уровень пульсации выпрямленного напря­жения –не выше 8%. Основные характеристики вентильного генератора – амплитуда и частота пульсаций напряжения, дли­тельность коммутационных процессов в выпрямителе, соотноше­ния между выпрямленными напряжением Ud и током Id, напря­жением и током генератора, величина расчетной мощности гене­ратора и потерь в нем зависят как от параметров генератора, так и от параметров выпрямителя.

Вентильный генератор – это бесконтактный синхронный генератор со встроенным полупроводниковым выпрямительным блоком, который преобразует переменный ток якорной обмотки в постоянный ток, снимае­мый с зажимов генератора.

Рисунок 13 – Схема вентильного генератора

Выпрямительный блок со­бирается на кремниевых дио­дах и крепится на статоре так, чтобы его можно было интенсивно охлаждать.

Кремниевые диоды (типа таблеточных тиристоров) обычно соединяются по трех­фазной двухполупериодной схеме (рисунок 13а) или по шестифазной однополу­периодной схеме (рисунок 13б).

Достоинствами трехфазной схемы (схемы Ларионова) явля­ются: 1. примерное раве­нство мощности выпрямленного тока и расчетной мощности БСГ, относительно малая величина пульсации выпрямленного тока; 2. расширение функциональных возможностей и уменьшение массы и габаритов электромеханической ча­сти; 3. схема обычно приме­няется в системах относительно большой мощности.

Шестифазная однополупериодная схема имеет худшие электрические характеристи­ки, чем трехфазная (мощность БСГ должна почти вдвое превышать мощность выпрямлен­ного тока.), но она обеспечивает меньший ток через диод и повышенную надежность. Такая схема применяется в системах небольшой мощности. Отечественной промышлен­ностью освоен выпуск вентиль­ных генераторов мощностью 9 12 и 24 кВт на базе БСГ с вращающимся выпрямителем.