Авиационные бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение  высшего

профессионального образования

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электротехнический факультет

Кафедра «Электрических машин и аппаратов»

Реферат

Авиационные бесконтактные генераторы и
бесконтактные вентильные электродвигатели

по дисциплине

«Электрооборудование летательных аппаратов и автотракторной техники»

Выполнил: студент гр. ЭМ–51         ___________________________________________/Езимов К.А./

Руководитель: к.т.н.                 __________________________________________/Кирьянов Ю.И./

Киров 2006

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1. Генераторы

1.1  Вентильные генераторы ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1.2  Особенности конструктивного исполнения и области примене­ния ВГ ………………………………………………………………….6

1.3  Генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов ……………………………………...8

1.4  Звездообразный ротор ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….11

1.5  Генераторы переменного тока с безобмоточным ротором …………………………………………….……………………………12

1.6  Ротор с призматическими магнитами ……………………………………………………………………………………………………………………….16

1.7  Особенности синхронных генераторов с постоянными магнитами ………………………………………………………17

1.8  Применение БЭГ с постоянными магнитами ………………………………………………………………………………………………………21

1.9  Бесконтактные электрические генераторы с обмотками возбуждения ……………………………………………21

1.10   Бесконтактные синхронные машины с когтеобразными полюсами ……………………………………………………...27

1.10.1  БСМ с внешнезамкнутым потоком ………………………………………………………………………………………………………………27

1.11  Индукторные машины …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….29

1.12  БЭГ с осевым возбуждением ………………………………………………………………………………………………………………………………….…..30

1.13  БЭМ с комбинированным возбуждением ………………………………………………………………………………………………………………..32

1.14   СГ с комбинированным возбуждением …………………………………………………………………………………………………….……………33

1.15   Индукторные генераторы с комбинированным возбуждением …………………………………………………………………36

       2. Двигатели постоянного тока ……………………………………………………………………………………………………………………………….……….37

2.1 Бесконтактные двигатели постоянного тока ………………………………………………………………………………………………..37

2.2 Особенности конструктивного исполнения и области примене­ния БДПТ …………………………………………………….39

Заключение ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………41

   ВВЕДЕНИЕ

Мощность систем электроснабжения на борту летатель­ных аппаратов (ЛА) непрерывно увеличивается. Например, суммарная мощность электрических генераторов на самоле­тах составляла примерно 40 кВА в 1941 г., а сейчас в ряде случаев она возросла до 800 кВА. Это связано с увели­чением мощности, потребляемой бортовыми системами элек­тропривода, радиотехническими установками и различными устройствами, улучшающими тактико-технические данные ЛА. Разрабатываются ЛА, на которых электроэнергия использу­ется для непосредственного создания основной тяги с по­мощью электрореактивных  двигательных  установок. Таким образом, роль электроэнергии на борту ЛА существенно воз­растает, Она будет расти и дальше, по мере создания все более мощных и совершенных ЛА.

Электроэнергия на борту ЛА может вырабатываться раз­личными источниками - от аккумуляторов до радиоизотопов. Сейчас ведутся интенсивные исследования установок прямо­го преобразования энергии термоэлектрических, термоэмис­сионных, фотоэлектрических и т.п., в плане их возможного применения на ЛА. Однако и в настоящее время, и в обо­зримом будущем основным типом источника электроэнергии для относительно мощных систем электроснабжения ЛА оста­ются электромеханические (или просто электрические) гене­раторы, обладающие хорошими массогабаритными показате­лями и эксплуатационными качествами,

 Электрические генераторы (Э.Г.) на ЛА работают при по­вышенных динамических нагрузках, произвольном положении в пространстве, широком изменении температуры, давления, влажности окружающей среды. Несмотря на столь трудные условия работы, Э.Г. для ЛА должны обладать высокой надеж­ностью, иметь минимальные массу и габариты. Удовлетворе­ние этих требований достигается, во-первых, за счет использования высококачественных материалов, во-вторых, за счет оптимальных конструктивных решений и, в-третьих, за счет сокращения ресурса работы по сравнению с аналогичными наземными устройствами.  Электрические генераторы ЛА существенно превосходят идентичные промышленные генераторы по весовым показате­лям. Например, серийные авиационные генераторы постоянно­го тока мощностью 18 кВт имеют относительную массу  2,2 кг/кВт, а аналогичные генераторы общего примене­ния - 13,3 кг/кВт. Для авиационных серийных синхронных генераторов мощностью 60 кВА имеем  0,7 кг/кВА, для обычных синхронных генераторов 10 кг/кВА

    Одним из наиболее уязвимых с точки зрения надежности элементов ЭГ является щеточный электрический контакт, обес­печивающий электрическую связь с обмотками на роторе. В естественных наземных условиях такой контакт может надеж­но работать дли­тельное время. Однако с ростом высоты дав­ление падает, я естественная смазка в контакте за счет влажного воздуха исчезает. Контакт начинает быстро разру­шаться, во-первых, из-за, повышенного трения и, во-вторых, из-за возрастающего искрения, связанного со сни­жением электрической прочности разреженного воздуха. Кроме того, щеточный контакт не работает при повышенной температуре, при сильных вибрациях, при наличии паров ме­таллов, которые могут использоваться в качестве рабочего тела приводной турбины, и т.п.

Надо учесть также, что щеточный контакт значительно снижает максимально допустимые скорости вращения ротора ЭГ. Поскольку мощность ЭГ при заданных электромагнитных нагрузках пропорциональна скорости ротора, становится ясно, что возможности заметного улучшения массогабаритных по­казателей контактных ЭГ весьма ограниченны.

В этой связи особую актуальность приобретает создание бесконтактных ЭГ, которые, во-первых, имеют высокую надеж­ность, во-вторых, могут работать при высоких температурах и в агрессивных средах и, в-третьих, позволяют улучшить массогабаритные показатели за счет увеличения скорости вращения.

 1.1 ВЕНТИЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

 Вентильный   генератор   состоит из бесконтактного генератора  (БГ)  и объединенного с ним полупроводникового выпрямителя (ПВ). Типы БГ и ПВ должны быть согласованы. Если в качестве БГ применяется генератор с постоянными маг­нитами, то рационально использовать управляемый ПВ, обеспечивающий регулирование и стабилизацию выходного на­пряжения. Схема управления подобного ПВ должна предусмат­ривать также быстрый и надежный сброс выходного напряже­ния генератора при коротких замыканиях, поскольку магнитный поток генератора в отличие от БГ с обмотками возбуждения не может быть резко снижен.