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.
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.
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.
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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.