Если силовая установка БЛА — поршневой или турбореактивный двигатель, то отбор мощности с вала силовой установки на генератор осуществляется через раздаточную коробку агрегатов. Конструкция генераторов с таким приводом мало отличается от конструкции рассмотренных выше авиационных электромеханических преобразователей.
Конструктивная схема одного из перечисленных генераторов показана на рис. 13.
Такой генератор вместе с блоком автоматики и регулирования входит в состав комплекта первичного питания бортовой аппаратуры системы управления крылатой ракеты и обеспечивает преобразование энергии вращения вала отбора мощности маршевого двигателя в электрическую энергию переменного тока.
Генератор представляет собой синхронную электрическую машину с внешнезамкнутым магнитным потоком и когтеобразными полюсами. На его статоре размещаются две кольцевые обмотки возбуждения 3 и 6, питаемые постоянным током, и обмотка якоря 4, расположенная в пазах шихтованного стального сердечника 5. Наружный корпус 2 выполнен из магнитомягкой стали. Ротор не содержит каких-либо электрических элементов (обмоток, выпрямителей и т.п.) и является механической конструкцией. На нем располагаются шайбы 8 и 11 с когтеобразными взаимно чередующимися выступами 9 и 10.
Контур замыкания созданного согласно включенными обмотками 3 и 6 магнитного потока включает следующие участки: наружный корпус 2 — фланцевый щит 7 — дополнительный зазор δ1, — правая шайба 8 — выступы 9 — рабочий зазор δ — сердечник якоря 5 — рабочий зазор δ — выступы 10 — левая шайба 11 — дополнительный зазор δ 2 _ фланцевый щит 1 — корпус 2. Выступы 9 и 10 по отношению к статору имеют противоположную магнитную полярность (поток выходит из выступов 9 и входит в выступы 10). При вращении ротора изменяется поток в сердечнике 5, индуцируя в обмотке якоря 4 переменную ЭДС. В представленной конструкции вращающий момент на основной полый вал 13 генератора передается через связанный с узлом отбора мощности гибкий валик 12.
На современных БЛА широкое распространение получили турбогенераторные источники электроэнергии (ТГИ). Эти источники работают в широком диапазоне температур, имеют высокие массогабаритные показатели, простую реализацию большого количества каналов электропитания с разным уровнем напряжения и родом тока, возможность использования (помимо основного рабочего тела) сжатого воздуха, длительный срок хранения без ущерба для последующей эксплуатации. Турбогенераторные источники относятся к категории устройств, элементы которых функционируют в чрезвычайно тяжелых условиях окружающей среды и подвергаются значительным механическим воздействиям. Применяемые ТГИ имеют мощность от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт при частотах вращения (30÷200)103 об/мин и времени работы от нескольких секунд до нескольких десятков минут. Системы электроснабжения с турбогенераторными энергоблоками выполняются с каналами трехфазного и однофазного переменного, а также постоянного и импульсного тока. Частоты переменного тока составляют 500, 1000 и 3000 Гц, напряжения — 40, 115, 127 и 220 В (28 В на постоянном токе), погрешность поддержания частоты и напряжения — соответственно 0,015—5 % и 0,5—1 %.
Использование ТГИ в СЭС беспилотных ЛА связано с некоторыми специфическими требованиями, к которым относятся:
• высокое качество вырабатываемой электроэнергии;
• работоспособность при импульсных нагрузках;
• минимальное время выхода на режим;
• работоспособность в широком диапазоне температур;
• возможность проведения штатных проверок от внешних источников;
• длительность хранения без проверок. Турбогенераторный источник состоит из двух
технически сложных, конструктивно и функционально связанных между собой систем: турбомеханической и электромеханической. Привод генератора обеспечивается турбиной, имеющей общий вал с электромеханическим преобразователем.
Одна из возможных конструкций ТГИ показана на рис. 14
Рис. 14. Эскиз конструкции турбогенераторного источника.
. В этой установке основной поток рабочего тела из подводящей камеры 1 через сопло 2 поступает на рабочее колесо 3 турбины и далее в выхлопную камеру 4. Колесо и ротор 6 генератора 5 имеют общий вал, частота вращения которого регулируется путем изменения расхода рабочего тела. Сброс последнего осуществляется клапаном 11 в полость 10. Перекрываемое клапаном проходное сечение окна изменяется перемещающимся в осевом направлении штоком 7, который соединен с якорем 8 электромагнита 9.
Рабочим телом, поступающим на лопатки турбины ТГИ, может быть сжатый воздух (или другой газ), запасаемый в находящемся на борту специальном резервуаре, газ, образующийся в результате фазовых превращений продуктов сгорания топлива или пороховой шашки, а также скоростной воздушный напор.
По сравнению с авиационными генераторами электромеханическая часть ТГИ имеет свои конструктивные и эксплуатационные особенности. Так, повышенные частоты вращения вала турбогенераторов способствуют уменьшению удельного объема ТГИ и приводят к увеличению механических нагрузок на конструктивные элементы роторов, что требует принятия специальных мер по их упрочнению. Кроме того, необходимо учитывать и другие нежелательные последствия, такие, например, как ухудшение работы подшипников, уменьшение КПД из-за возрастания частоты перемагничивания спинки магнитопровода, эффекта вытеснения тока в проводниках обмотки якоря и увеличения потерь на трение выступающих частей ротора о воздух. Ограничениям, накладываемым на использование в ТГИ бесконтактных электромеханических преобразователей, способствует и другой, характеризующий условия эксплуатации фактор — чрезвычайно жесткие температурные условия, находящиеся на границе изменения магнитных и механических свойств материалов. Высокие рабочие температуры элементов и узлов генераторов обусловлены достаточно высокими температурами окружающей среды и значительными тепловыми нагрузками самих генераторов, а также малой интенсивностью отвода выделяющегося во внешнее пространство тепла.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.