У самолета есть аккумулятор

Электричество на самолете

Хочу рассказать читателям Geektimes про электричество на самолете. О том, откуда оно берется, как преобразуется и куда тратится. Описывать всё это я буду на основе самолета CRJ-200. Что касается остальных типов самолетов, то многое похоже, принципы повторяются, разница в нюансах.

Итак, начнем. Вся энергосистема самолет делится на 2 подсистемы: система питания трехфазным переменным током напряжением 115V частотой 400Hz и сиcтема питания постоянным током напряжением 28V. Почему не привычные нам 50Hz? Тут решающую роль сыграло то, что с повышением частоты удалось уменьшить габариты и массу трансформаторов и других электрических машин. А это есть очень хорошо для самолета, так как возить лишние килограммы никому не хочется. Пройдемся по каждой системе.

Система переменного тока

Основными источниками электроэнергии для данной системы являются 2 генератора (IDG — integrated−drive generators), которые установлены на коробке приводов каждого двигателя и приводятся во вращение от вала турбины высокого давления.

Мощность каждого составляет 30kVA. Поскольку обороты реактивного двигателя непостоянны, для того, чтобы на выходе генератора получить стабильную частоту в 400Hz, нужно чтобы вал генератора вращался с постоянным значением оборотов. Для этого внутри генератора установлен механизм, который этим и занимается. На советской технике он назывался привод постоянных оборотов, а здесь CSD — constant speed drive. Он преобразовывает переменную частоту вращения на входе в постоянные 12 000 оборотов в минуту на выходе. На фотографии выше левая часть — CSD, а правая — собственно генератор. Так же предусмотрена возможность отключения генератора от коробки приводов. Отключение может быть как ручное, так и автоматическое. Автоматически генератор отключается в двух случаях: когда температура масла в CSD превысит допустимое значение или когда возникнет очень большой крутящий момент на валу, например, внутри что-то развалится и его заклинит. Ручным отключением пользуются пилоты, если с генератором что-то случается в полёте.

Дополнительным источником переменного тока служит генератор вспомогательной силовой установки (ВСУ – небольшой газотурбинный двигатель, установленный в хвосте самолета). Генератор здесь такой же, как и на двигателе, за исключением того, что он без привода постоянных оборотов. ВСУ в отличие от двигателя всегда вращается с постоянными оборотами, и надобность в нем отпала. Этот генератор может использоваться для питания самолета в воздухе, в случае отказа одного из генераторов, установленных на двигателе. Так же его используют для того, чтобы запитать самолет на земле, когда двигатели не работают.

Аварийным источником переменного тока служит ADG — air driven generator, турбина, которая раскручивается набегающим потоком воздуха.

Выпускается вручную или автоматически, когда становится совсем плохо с электричеством. На одном валу с турбиной стоит генератор, который дает нам 15kVA переменного трехфазного тока 115V 400Hz. От него запитываются только жизненно-важные потребители.

Система постоянного тока

Основными источниками постоянного тока на самолете служат 5 выпрямительных устройств TRU — transformer rectifier units.

Они преобразуют переменный ток 115V 400Hz в постоянный 28V. Максимальный ток, который может выдать такой выпрямитель – 100A. На фотографии можно сравнить, какой толщины провода подходят к выпрямителю, и какой уходят.

Еще одними источниками постоянного тока служат 2 никель-кадмиевых аккумулятора: Main Battery и APU Battery. Main Battery – 24V 17Ah. APU Battery – 24V 43Ah.

Каждый аккумулятор имеет своё зарядное устройство, которое поддерживает аккумулятор в полностью заряженном состоянии.

Наземное питание

Для питания самолета электроэнергией на земле предусмотрено 2 разъема. Один в носу – для подключения переменного тока.

Второй в задней части самолета – для постоянного:

На практике вторым пользуются ну крайне редко. Основным является переменное напряжение, а из него уже можно получить всё остальное.

На этом всё. Если к данной тематике будет интерес, планирую продолжить. В планах рассказать о том, как это всё коммутируется, распределяется и резервируется. А в дальнейшем — кто это всё потребляет и для чего.

На самолете установлены четыре аккумуляторные батареи 20НКБН-25. Шифр батареи означает: 20 — число элементов в батарее; НК- никель-кадмиевая система аккумуляторов; Б-безламельная конструкция электро-дов; Н- намазная (технологи­ческая особенность изготовления пластин); 25-номинальная емкость в ампер-часах.

Аккумуляторные батареи имеют следующее назначение:

— являются аварийными источниками питания сети постоян­ного тока в полете;

— служат источниками электроэнергии при запуске ВСУ на земле, если отсутствует наземный источник постоянного тока;

— сглаживают пульсации в сети постоянного тока.

Тернические д а н н ы е

Разрешаемое количество запусков ВСУ:

прокрутка) с пе­рерывом

по 3 мин

Емкость батареи, заряженной при температуре

(25±!0)°С при разрядке током 10 А до конечно­го

Продолжительность разряда батареи токами, мин, не менее:

Максимально допустимый разрядный ток, А, не

Батарея 20НКБН-25 состоит из 20 аккумуляторов, соединен­ных между собой последовательно шинами. Аккумуляторы рас­положены в два ряда и помещены в контейнер.

На боковых стенках контейнера имеются смотровые окна, в которые видны метки, нанесенные на стенках сосудов аккумуляторов для наблю-дения за уровнем электролита.

Перед установкой батарей на самолет необходимо проверить:

— внешний вид батареи — батарея не должна иметь загрязне­ний и механических повреждений;

— напряжение разомкнутой цепи батареи вольтметрами или тестером класса точности не ниже 1,0 с пределами измерения шкалы 0-30В — напряжение разомкнутой цепи должно быть не менее 25,5 В;

— уровень электролита -уровень электролита в батарее дол­жен быть между метками, нанесенными на боковой стенке аккумулятора или

контейнера. Аккумуляторные батареи устанавливаются на самолет в за­ряженном состоянии. После установки батареи на самолет не­обходимо проверить правильность подключения батареи к само­летной сети по бортовому вольтметру.

Аккумуляторные батареи (аккумуляторы) №1 и 2 располо­жены в хвостовой части фюзеляжа, под полом заднего багаж­ного отсека, правого борта, в районе шп, № 68.

Доступ к батареям осуществляется через съемную крышку люка в полу багажника. Аккумуляторные батареи, помещенные в легкосъемную ванночку, устанавливаются в жестко закрепленное к каркасу фюзеляжа основание. Для снятия батарей необходимо развести поворотные ручки над крышкой батареи, при этом штыри крепления легкосъемной ванночки выводятся из гнезда неподвижного основания. Отсек установки батарей имеет теплоизоляцию и вентиляцию.

Подсоединение аккумуляторных батарей к бортсети самоле­та произ-водится через штыри и гнезда, имеющиеся в съемной ванночке и жестко закрепленном основании.

Аккумуляторные батареи (аккумуляторы) №3 и 4 установ­лены в первом техническом отсеке в районе шп. №7-8 в специальных контей-нерах. Для снятия батарей необходимо открыть крышку контейнеров и вывести штыри крепления пе­редней части батареи из гнезд.

При работе с аккумуляторными батареями запрещается:

— хранить и приводить их в рабочее состояние вместе с кислотными батареями;

— применять при заливке электролита металлические воронки (во избежание коротких замыканий);

— пользоваться для заливки электролита грушей, ранее применявшейся для кислотных батарей.

При снижении температуры электролита аккумуляторных батарей емкость последних снижается. В связи с этим при температуре окружаю-щего воздуха ниже минус 25°С и при стоянке самолета более 8ч необ-ходимо снять батареи с само­лета для хранения в помещении с поло-жительной температурой или, не снимая батареи с самолета, поддер-живать температуру электролита не ниже минус 5°С обогревом от назем-ного источника теплого воздуха.

На самолетах с № 590 предусмотрен обогрев аккумуляторов от на-земного источника питания переменным током 200 В.

Для этого в контейнере аккумуляторов установлен обогрева­тельный элемент. Обогревательный элемент состоит из двух плас­тин, выполнен-ных на основе мягких проволочных нагревателей с изоляцией из ткани КТ-11 и герметика «Виксинт У-2-28НТ». Каждый проволочный нагрева-тель состоит из 12 последовательно соединенных секций; число проволок в секции — шесть, проволо­ка марки Х20Н80Д-0,1.

Рис.19. Принципиальная электросхема обогрева аккумуляторных батарей:

1 — штепсельный разъем аэродромного питания переменным током; 2 — выключатель В-200К обогрева аккумуляторов; 3 — резистор ПЭВ-25- 620±5%; 4 — диод Д237Б; 5 — термовыключатель АД-155МА-6К; 6- реле ТКД1010ДГ включения обогрева аккумуляторов; 7 — нагреватель­ный элемент

Для защиты электрообогревательного элемента от возможного пере-грева на одной из пластин устанавливается биметалли­ческий термовы-ключатель АД-155МА-6К.

Схема включения обогревательного элемента приведена на рис.19. Включение производится выключателем 2, установлен­ным на верхней панели пульта бортинженера.

Для подключения к штепсельному разъему 1 аэродромного источ-ника питания переменным током 200В напряжение с фазы В через выключатель 2 и резистор 3 поступает на диоды 4. Выпрямленное напря-жение через замкнутые контакты термовык­лючателя 5 подводится к реле 6. Реле срабатывает и включает нагревательный элемент 7. В случае перегрева термовыключатель 5 размыкает свои контакты и разрывает цепь обмотки реле 6. Реле отключает нагревательный элемент. После снижения темпе­ратуры в контейнере термореле замыкает свои контакты, а нагре­вательный элемент вновь включается на источник питания.

1. Включение аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи включаются на бортсеть выключате­лями, расположенными на панели энергоузла 28 (см. рис.10). При этом срабо-тают контакторы 2 и 3 (рис.19). Аккумуля­торные батареи №1 и 2 через контакты контакторов 2 подклю­чаются к шине запуска ВСУ, которая

установлена в РК ВСУ и аккумуляторов. Аккумуляторные батареи № 3 и 4 через контакты контакторов 3 подключаются к шине аккумуляторов, которая, установлена в РК аккумуляторов.

Для автономного запуска ВСУ в полете при отказе трех генераторов имеется отключаемая от основной сети постоянного тока шина запуска ВСУ. Шина запуска ВСУ электрически соединяется с общей шиной контактором 15, обмотка которого получает питание через диоды 14 и через нормально замкнутые контакты реле 12.

Так как при запуске ВСУ снижается напряжение в сети при питании от аккумуляторных батарей, при отказе в полете трех генераторов (все три реле 11 обесточены) шина запуска ВСУ автоматически отключается от общей сети, так как реле 12 срабатывает и снимает напряжение с кон-тактора 15. Контактор 15 обесточивается и отключает шину запуска ВСУ. После выхода ВСУ на режим реле 12 обесточится и вновь включает кон­тактор 15.

На стоянке, когда три генератора выключены, а запуск ВСУ про-исходит от ВУ-6А или от бортовых аккумуляторных батарей, цепь включения реле 12 разомкнута контактами реле 13, сраба­тывающего при обжатии левой стойки шасси.

Контроль за напряжением аккумуляторных батарей осущест­вляется вольтметром 6 и переключателем 7. Амперметр 9 служит для измерения потребляемого тока от аккумуляторов и их зарядного тока. Подключение

амперметра к аккумуляторам производится переключателем 8. На само-летах по № 579 с помощью реле 10 отключается амперметр на время

запуска ВСУ. Цепи питания вольтметра защищены предохранителями СП-2А, а амперметра — СП-10, которые установлены в РК ВСУ и ак­кумуляторов.

2. Предполетная проверка аккумуляторных батарей

1.Убедиться, что все потребители выключены.

2.Установить переключатели фар (фюзеляжных и крыльевых) в положения «Выпуск» и «Большой» («Посадочный»).

На самолетах, где имеются фары ПРФ-4МП, установить пе­реклю-чатели фюзеляжных фар в положение «Выпуск» и «Поса­дочный», а переключатель крыльевых фар — в положение «Ру­лежный».

Проверить напряжение аккумуляторов до включения их на сеть, установив переключатель вольтметра в положения «АК № 1», «А К № 2», «АК № 3» и «АК № 4».

При напряжении менее 26 В аккумулятор заменить.

3.Включить выключатель «Аккумулятор №1» (см. рис.10) и про-верить напряжение аккумулятора, которое должно быть не менее 24 В при токе нагрузки 90 -100 А.

4.Выключить выключатель «Аккумулятор №1».

Рис. 20. Принципиальная электросхема включения аккумуляторных батарей: 1 — шунт Ш-2 в цепи аккумуляторной батареи; 2- контактор ТКС401ДОД включения аккумуляторов № 1 и 2; 3 — контактор ТКС201ДОД включения аккумуляторов № 3 и 4; 4 — выключатель ВГ-15К включения аккумулятор-, ной батареи; 5 — аккумуляторная батарея 20НКБН-25; 6-вольтметр В1; 7 — переключатель 11П1Н-К; 8 -переключатель 5П2Н-5 амперметра; У — амперметр А2; 10 — реле ТКЕ22П1Г отключения амперметра при запуске ВСУ; 10-реле ТКЕ21ПОДГ управления отключением шины запуска ВСУ; 12 — реле ТКЕ21ПОДГ отключения шины запуска ВСУ при отказе ВСУ; 13 -реле ТКЕ22П1Г блокировки отключения шины запуска ВСУ на земле; 14 — диод Д231А: 15 — контактор ТКС401ДОД отключения шины запуска ВСУ

Длительность проверки аккумулятора под током 90 -100 А не должна быть более 5 с.

При напряжений аккумулятора менее 24 В замените его.

5.Произвести проверку напряжения аккумуляторов №2, 3 и 4 аналогично проверке аккумулятора № 1.

6.Установить переключатели фар (фюзеляжных и крыльевых) в положения «Уборка» и «Выкл».

7.Включить выключатели «Аккумуляторы № 1, № 2, № 3, № 4».

При этом горят светосигнализаторы: «Внимание сеть от аккумулят», «Лампа горит — генератор не работает», «Подключ. шин НПК, левая на сеть III, правая на сеть I», «ПТ-500Ц не работает» («ПТ-500Ц на авар, сеть лев.», «ПТС-250 № 1 не ра­ботает», «ПТС-250 № 2 на сеть»).

Для сохранения емкости аккумуляторов, необходимой для запуска ВСУ, не допускать их разряда. Проверку систем и длительное питание потре-бителей производить от аэродромных источников или от генератора ВСУ.

Для сохранения температуры электролита аккумуляторов не ниже минус 5°С при стоянке самолета и в целях обеспечения надежного запуска ВСУ при низких температурах окружающего воздуха на самолете преду-смотрен элект­рический обогрев аккумуляторов, включаемый инженерно-техническим составом с пульта бортинженера (в соответствии с регламен-том технического обслужи­вания самолета).

Литература: А.М. Генделевич «Электротехническое оборудование самолета Ту-154» стр.82 – 88