Текст книги "История электротехники"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 50 (всего у книги 78 страниц) [доступный отрывок для чтения: 28 страниц]

8.3.5. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Первоначально на автомобилях использовался только амперметр («Форд-АА», ГАЗ-АА, ЗИС-5). Затем появился измеритель уровня топлива (ГАЗ-М-1, ЗИС– 101). Рост измерительной аппаратуры стал наблюдаться на отечественных автомобилях только в послевоенное время («Победа» М20 и др.).

По конструкции контрольно-измерительные приборы существенно отличаются от используемых в промышленности, хотя используют те же принципы действия.

На автомобилях наиболее распространены реостатные, терморезистивные и биметаллические датчики. Для измерения давления используются мембраны. В приемниках сигналов от датчиков применяются магнитоэлектрическая, электромагнитная и импульсная системы. Наиболее распространены магнитоэлектрические логомеры, содержащие две соосные встречно включенные обмотки, в цепь одной из которых включен резистор датчика, и одну обмотку, расположенную перпендикулярно. Специфика автомобильных приборов – невысокая точность, стоимость и т.п. – накладывает отпечаток на их конструкцию. Например, вместо возвратных пружин в указателях часто используются противовесы или постоянные магниты. В спидометрах использован принцип заторможенного асинхронного двигателя.

Приборы обычно выпускаются объединенными в щиток или комбинацию приборов. Развитие электроники обусловливает переход к электронным приборным панелям с цифровой или аналоговой информацией, для которой используют катодно-люминесцентные индикаторы, жидкие кристаллы, светодиоды и т.д.

С применением бортового компьютера связан переход от контрольно-измерительных приборов к информационным системам, способным расширить информацию о состоянии узлов и агрегатов автомобиля, условиях движения автомобиля с выводом ее на дисплей и дублированием голосом.

8.3.6. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА

Первым из электропотребителей, появившимся на автомобилях в 1908 г., был электросигнал, питающийся от сухих батарей. Сигналы, где колебания звукоизлучающей мембраны вызывались вращающимся храповиком, задевающим укрепленный на мембране зуб, существовали недолго и были заменены вибрационными, принцип работы которых сохранился до наших дней – это электромагнит, якорь которого связан со звукоизлучающей мембраной.

Первые автомобили «Форд» были оборудованы сигналами переменного тока, где колебания мембраны создавались электромагнитом, питающимся от первичной обмотки магнето. Сигналы такого типа некоторое время применялись на мотоциклах.

В 1930 г. автомобили повышенной комфортабельности из вспомогательного оборудования кроме сигнала имели лишь прикуриватель, телефон для переговоров с водителем, горелку для отопления и двигатель последовательного возбуждения стеклоочистки лобового стекла. Затем число элементов вспомогательного оборудования начало интенсивно расти. Этот процесс продолжается и поныне.

Конструкция электрического вспомогательного оборудования (стеклоочистителей, насосов, стеклоомывателей, вентиляторов, отопителей и т.п.) связана с приводными электродвигателями. В настоящее время наиболее распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

На автомобилях «Форд-А» «Форд-АА» и соответственно ГАЗ-А и ГАЗ-АА из коммутационной аппаратуры использовались лишь выключатель зажигания, переключатель освещения, выключатель стоп-сигнала и выключатель стартера, расположенный непосредственно на нем. В автомобиле ГАЗ-М-1 добавилось реле сигнала, а переключатель света был разделен на ручной и ножной, ЗИС-101 был дополнительно оснащен тяговым реле стартера и кнопкой управления этим реле, включателем вентилятора отопителя, включателем сигнала заднего хода, ручным и дверным включателем плафона, а замок зажигания подключал к цепи питания указатель уровня топлива и кнопку стартера.

В настоящее время число элементов коммутационной аппаратуры достаточно велико и растет с ростом числа потребителей.

Коммутационная аппаратура: включатели, переключатели, кнопки, реле, контакторы – по конструкции идентична общепромышленным.

Защита цепей на первых автомобилях «Форд» и отечественных автомобилях вообще не производилась. На машине ГАЗ-М-1 плавкий предохранитель устанавливался один на цепь освещения. В настоящее время практически все цепи автомобиля защищены предохранителями, причем на японских автомобилях защита стоит даже на разрядной цепи аккумуляторной батареи.

8.3.7. ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Применение на автомобилях электроники началось в 30-х годах с ламповых радиоприемников. Однако все же развитие автоэлектроники связывают с транзистором, изобретенным в 1948 г., и особенно с появлением интегральных схем в 1958 г. Эра применения полупроводников началась с выпрямительных диодов генератора на автомобилях «Крайслер» (1960 г.). После этого автотракторное электрооборудование и электроника тесно переплелись – нет ни одной системы электрооборудования, где бы не применялись полупроводниковые элементы.

Новый этап развития электроники, продолжающийся и в настоящее время, наступил с применением в 1977 г. фирмой «Дженерал моторc» (изготовитель «Делько Реми») микропроцессора (система MISAR), а также с появлением ранее не применявшихся на автомобиле датчиков.

Возникли или перешли на новый качественный уровень следующие системы:

система управления двигателем (впрыскивание топлива, экономайзеры принудительного холостого хода и т.п.);

системы, повышающие безопасность движения (антиблокировочные устройства тормозов, управление подвеской и т.п.);

системы, облегчающие вождение автомобиля (автоматическое управление трансмиссией, система управления скоростью движения);

система комфорта;

навигационные системы.

Кроме перечисленных выше систем на автомобилях находит применение мультиплексная система связи, передающая несколько сигналов по одному информационному проводу и позволяющая упростить бортовую цепь автомобиля.

8.3.8. ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКРОПРИВОДЫ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ БЕЛАЗ

Разработку и выпуск тягового электрооборудования для самосвалов БелАЗ осуществляет АЭК «Динамо».

Первые комплекты тягового электропривода для карьерных автосамосвалов БелАЗ были разработаны в 1976 г. При этом тяговый электропривод включал в себя тяговый генератор постоянного тока ГПА-600 (мощностью 630 кВт, частотой вращения 1500 об/мин), два тяговых электродвигателя ДК-717 мощностью 300 кВт каждый (в тяговом режиме они подключены параллельно к зажимам тягового генератора). Для возбуждения тягового генератора использовался генератор постоянного тока небольшой мощности независимого возбуждения. Система автоматического регулирования его возбуждения базировалась на использовании магнитного усилителя и электромагнитных датчиков постоянного тока. В силовой цепи использовались электропневматические контакторы.

На базе тягового электропривода автосамосвала грузоподъемностью 75 т в последующем был создан автосамосвал БелАЗ грузоподъемностью 110 т. При этом для обеспечения эффективного электрического торможения при движении автосамосвала с грузом вниз были разработаны специальные блоки вентилируемых тормозных резисторов УВТР 2x600.

В 1982 г. было начато производство автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью 180 т, на которых силовая цепь тягового электропривода состояла из тягового синхронного генератора мощностью 1400 кВт, неуправляемого выпрямителя, двух тяговых электродвигателей последовательного возбуждения, подключаемых параллельно к зажимам неуправляемого выпрямителя. В силовой цепи самосвала использовались линейные и тормозные контакторы с электропневматическим приводом, блоки обдуваемых тормозных резисторов и другая аппаратура. Система автоматического регулирования была выполнена с использованием магнитополупроводниковых элементов. Регулирование возбуждения главного генератора осуществлялось от вспомогательного синхронного генератора через трехфазный полупроводниковый выпрямитель.

В 1992 г. был создан опытный образец автосамосвала БелАЗ грузоподъемностью 280 т с колесной формулой 4x4, т.е. все колеса автосамосвала имеют тяговые электродвигатели. При этом каждая пара электродвигателей соединена последовательно и подключена к зажимам своего силового выпрямителя. Автосамосвал прошел цикл испытаний в объединении «Якут-уголь», но промышленный выпуск указанной модификации не осуществлялся.

В 1990–1992 гг. были разработаны и прошли карьерные испытания дизель-троллейвозы грузоподъемностью 120 т. Отличительной особенностью указанных машин являлась возможность их работы на выездной траншее от контактной сети постоянного тока номинальным напряжением 750 В (использовалась передвижная подстанция), а при работе на подъездных путях к экскаватору и в отвале питание машины осуществлялось от дизель-генераторной установки.

Автосамосвалы грузоподъемностью 75, 110 и 180 т в настоящее время выпускаются серийно, причем их тяговые электроприводы постоянно модернизируются. В период 1985–1990 гг. были разработаны и производятся электроприводы нового поколения, их основными отличительными качествами являются:

переход на переменно-постоянный ток (синхронный – генератор неуправляемые выпрямители – тяговые электродвигатели постоянного тока);

выполнение силовой цепи по схеме электрического дифференциала, предусматривающей последовательное соединение тяговых электродвигателей с силовым выпрямителем и тем самым обеспечение равенства токов и моментов тяговых электродвигателей;

отсутствие вращающегося возбудителя главного генератора, система его возбуждения – статическая от специальной обмотки, расположенной на статоре генератора;

система автоматического регулирования унифицирована для всех моделей самосвалов и выполнена на базе микроэлектронных компонентов, предусматривает широкие функции диагностики электрооборудования.

Необходимо отметить зарубежные разработки тяговых электроприводов большегрузных карьерных автосамосвалов. Это, например, тяговый электропривод автосамосвалов японской фирмы «Комацу» с колесной формулой 4x2 и грузоподъемностью 120 т, которые широко используются в карьерах России и других стран СНГ. Тяговый электропривод указанных самосвалов (электрооборудование разработано и поставляется фирмой «Toe электрик») выполнен на переменно-постоянном токе с параллельным подключением двух тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением к неуправляемому силовому выпрямителю. Система автоматического регулирования выполнена на микросхемах малой и средней степени интеграции, в электроприводе самосвала используются электромагнитные силовые контакторы тягового и тормозного режимов, а также блок вентилируемых тормозных резисторов, т.е. тяговый электропривод самосвала «Комацу» весьма близок к электроприводам первого поколения автосамосвалов БелАЗ.

Силовая цепь по схеме электрического дифференциала реализована на американских самосвалах «Юклид» грузоподъемностью 134 т с колесной формулой 4x2, также используемых в карьерах стран СНГ. Разработчиком и изготовителем электрооборудования для самосвала «Юклид» является американская фирма «Дженерал электрик». Электропривод самосвала «Юклид» также выполнен на переменно-постоянном токе с неуправляемым выпрямителем тягового синхронного генератора и статической системой возбуждения от специальной обмотки, расположенной на статоре тягового генератора. Отличительной особенностью тягового электропривода самосвала «Юклид» по сравнению с отечественными электроприводами нового поколения является использование тяговых электродвигателей с независимым возбуждением.

В разработку и внедрение тяговых электроприводов для большегрузных карьерных автосамосвалов БелАЗ наибольший вклад внесли следующие отечественные ученые и инженеры, а также организаторы производства и науки: З.Л. Сироткин, СИ. Каган, А.П. Пролыгин, Ю.И. Фельдман, Ю.М. Андреев, Я.А. Брискман, А.Д. Машихин, М.П. Аскинази, В.В. Селиверстов, Г.И. Дорогуш, B.C. Краснов и др. [8.30–8.33].

8.4. АВИАКОСМИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

8.4.1. АВИАЦИОННОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

Электроэнергия является одним из основных видов энергии, используемой на борту летательных аппаратов. Потребителями электрической энергии являются практически все виды авиационного оборудования. Развитие системы электрооборудования происходило одновременно с развитием самой авиации.

По мере появления новых типов летательных аппаратов, изменения технических требований менялся качественный и количественный состав систем электрооборудования, совершенствовались его характеристики [8.34–8.36].

Практическое применение электрическая энергия нашла в системах зажигания топливно-воздушной смеси в авиационных двигателях. Большая роль в создании теории и практики систем зажигания принадлежит B.C. Кулебакину. Им построена теория рабочих процессов в магнето высокого напряжения. В развитии теории систем зажигания большая заслуга также принадлежит А.Н. Ларионову.

Источники электрической энергии на борту летательных аппаратов появились практически одновременно с созданием самих летательных аппаратов. Так, на самолетах «Илья Муромец» разработки И.И. Сикорского использовался источник электроэнергии мощностью 500 Вт.

В период первой мировой войны электроэнергия использовалась на самолетах в устройствах радиосвязи, освещения, как внутреннего, так и наружного. В качестве источника электроэнергии использовался генератор переменного тока мощностью 200 Вт с приводом от ветряного двигателя или вала авиационного двигателя.

В середине 20-х годов для питания радиоустройств применялся генератор постоянного тока напряжением до 12 В. В 1933–1934 гг. напряжение было повышено до 24 В с одновременным увеличением мощности генератора до 1 кВт. Привод от ветряного двигателя был заменен приводом от авиационного двигателя. Для обеспечения заданных требований по надежности генератор постоянного тока работал параллельно с аккумуляторной батареей.

Важным этапом в развитии электрооборудования самолета явилось создание в 1939 г. в СССР пикирующего бомбардировщика конструктора В.Н. Петлякова. На этом самолете были впервые применены различные виды электроприводов, обслуживающие различные органы управления самолетом, в том числе посадочные щитки, стабилизатор, управление радиаторами, триммерами, шасси и др. В качестве приводов использовались дистанционно управляемые системы. Аналогичные разработки за рубежом начали проводиться только через 3 года.

Внедрение на самолетах нового вида оборудования потребовало применения мощных источников электрической энергии. Следует отметить особую заслугу в создании генераторов переменного тока А.Н. Ларионова, под руководством которого была выполнена разработка генератора переменного тока для самолета «Максим Горький».

До конца 40-х и начала 50-х годов основным источником питания являлись коллекторные генераторы постоянного тока, установленные через редуктор на авиационных двигателях. Как правило, число генераторов соответствовало числу авиационных двигателей. Генераторы включались на параллельную работу между собой и с аккумуляторной батареей.

В конце 40-х – начале 50-х годов была проведена разработка стартер-генераторов. Использован принцип обратимости электрической машины, а также то обстоятельство, что электрическая машина устанавливалась непосредственно на авиационном двигателе. При этом в режиме запуска электрическая машина работала как стартер. После запуска электрическая машина переводилась в режим генератора. Таким образом был осуществлен автономный запуск двигателей самолета, что значительно улучшило условия его эксплуатации.

Значительный рост потребителей электроэнергии обусловил и увеличение установленной мощности источников энергии. На некоторых типах летательных аппаратов использовалось восемь генераторов мощностью 12 кВт каждый.

Впоследствии коллекторные генераторы были заменены на бесколлекторные. В развитии оборудования летательных аппаратов наметилась устойчивая тенденция к использованию электрической энергии переменного тока. В этой связи в энергетическую систему потребовалось включить преобразователи постоянного тока в переменный.

Дальнейший рост потребления электроэнергии начал сдерживаться значительным увеличением массы как самих источников электроэнергии, так и систем ее распределения.

Эффективным способом уменьшения массы электрооборудования, как известно, является переход на более высокий уровень напряжения. Вместе с тем повышение уровня напряжения сдерживается наличием коллектора, ухудшением условий коммутации, особенно на больших высотах полета.

Таким образом, назрела необходимость перевода электроэнергетической системы самолета с постоянного тока на переменный как основной вид электроэнергии. Этому переходу предшествовало применение генераторов переменного тока, в основном однофазных, для питания мощных радиолокационных установок.

В конце 40-х и начале 50-х годов во всем мире и в нашей стране велись интенсивные работы по разработке и внедрению электроэнергетических систем переменного тока. Однако внедрение переменного тока на борту летательного аппарата натолкнулось на целый ряд трудностей, основной из которых является осуществление параллельной работы генераторов переменного тока. Известно, что параллельная работа электрических генераторов постоянного тока может быть реализована при различных частотах их вращения. Условием параллельной работы генераторов переменного тока является их синфазная работа, что не может быть обеспечено в реальных условиях полета.

Первой попыткой обойти это противоречие было создание принципиально новой системы параллельной работы синхронных генераторов, установленных непосредственно на авиадвигателях и снабженных комбинированной муфтой. Эта разработка была выполнена в 1954 г. коллективом под руководством А.Ф. Федосеева и внедрена на самолетах-заправщиках генерального конструктора В.М. Мясищева.

Комбинированная муфта представляла собой сочетание фрикционной пары и обгонного устройства. В зависимости от режима работы энергосистемы в действие приводилась либо фрикционная, либо обгонная муфта, и, таким образом, независимо от частот вращения авиационных двигателей условия параллельной работы генераторов не нарушались. В системе также была предусмотрена автоматическая регулировка частоты вращения авиационного двигателя, обеспечивающая малые скольжения роторов генераторов одного относительно другого.

Следующим этапом внедрения переменного тока на самолетах было использование в качестве промежуточного звена между генератором и двигателем привода постоянной скорости, назначение которого состояло в преобразовании переменной частоты вращения авиационного двигателя в постоянную частоту вращения генератора.

Постепенно к середине 70-х годов сложилась типовая структура системы электроснабжения многомоторного самолета. Система включает синхронный генератор, установленный на гидропривод, трансформаторно-выпрямительные устройства для питания потребителей постоянного тока, управляемые выпрямительные блоки для подзарядки аккумуляторов, а также аппаратуру управления, защиты и регулирования.

На протяжении всей истории развития авиационной электротехники велись интенсивные работы по снижению массы электрооборудования. На ранних стадиях в электрических генераторах постоянного и переменного тока использовались воздушные системы охлаждения. В конце 60-х годов были разработаны синхронные генераторы с жидкостной циркуляционной системой охлаждения. При этом было достигнуто снижение удельной массы с 1 до 0,7 кг/кВт. Применение систем с непосредственным жидкостным охлаждением дало снижение удельной массы до 0,3 кг/кВт.

Одновременно происходило непрерывное совершенствование аппаратуры регулирования, защиты и управления. На смену вибрационным регуляторам напряжения пришли угольные регуляторы.

Достижения смежных отраслей промышленности, в частности электронной, использовались при разработке новых поколений аппаратуры, входящей в состав различных систем самолетного электротехнического оборудования. Начиная с середины 60-х годов получили широкое внедрение в электротехнические комплексы изделия, выполненные на базе полупроводниковой технологии. Во всем мире, в том числе и в нашей стране, велись и ведутся поиски путей решения проблемы построения систем электроснабжения самолета, в которых генераторы устанавливаются непосредственно на авиационные двигатели, а стабилизация частоты осуществляется полупроводниковыми преобразователями частоты.

В 1977 г. группой ученых и специалистов различных отраслей промышленности были проведены исследования для определения возможных направлений дальнейшего развития методов генерирования электроэнергии и оценки возможностей использования новых физических явлений и принципов получения электрической энергии для питания бортовых систем летательных аппаратов. Была предложена следующая классификация авиационных электротехнических комплексов:

АЭК постоянного тока;

АЭК переменного тока нестабильной частоты;

АЭК переменного тока стабильной частоты;

АЭК с источниками электроэнергии нетрадиционного типа.

В частности, предполагалось до конца 2000 г. в качестве основной применять систему переменного тока с гидроприводом. Последние десятилетия подтвердили этот прогноз.

Большое внимание было уделено снижению массы элементов энергосистемы. В этой части достигнут немалый прогресс. За счет интеграции генератора в конструкцию гидропривода удалось существенно снизить удельную массу всего агрегата до – 1 кг/кВт. Под интеграцией имеется в виду объединение элементов генератора и привода – подшипников, силовых элементов конструкции, системы охлаждения и т.д.

Промышленностью проводятся работы по созданию высокоскоростных электрических машин (до 24 000 об/мин). В связи с наметившейся тенденцией использования криогенных топлив открывается перспектива использования этого вида топлива в качестве хладагента. Цикл работ по этой проблеме проведен кафедрой электрических машин Московского авиационного института (МАИ).

Выполнен большой объем работ по созданию специальной коммутационной аппаратуры. Выпускаются аппараты для коммутации тока от 0,1 до 1000 А. К настоящему времени заводами поставляется более 100 типов реле и контакторов, в том числе герметичных.

Важным этапом в развитии самолетных электрических систем являлось создание пикирующего бомбардировщика ПЕ-2. На этом самолете впервые в истории отечественной авиации широкое применение получил электропривод.

Еще большее применение электропривод получил на самолете, конструкции А.Н. Туполева (ТУ-4), где впервые была реализована синхронно следящая система для управления стрелковым оружием и применен электропривод шасси повышенной надежности. Этот тип привода по своим характеристикам превосходил зарубежные образцы. В его состав входили два электрических двигателя, соединенных через дифференциальный редуктор с выходным валом. В нем удачно использовано свойство дифференциала при отказе одного из двигателей изменять частоту вращения электромеханизма при неизменном моменте вращения.

Электропривод обслуживал практически все основные самолетные системы. В середине 50-х и начале 60-х годов были созданы электромеханизмы для управления поворотом закрылков, стабилизатором, триммерами. Большое количество электромеханизмов используется в топливных и гидравлических системах: механизмы закрытия и перекрытия топливных кранов, приводы топливных насосов. Электропривод широко используется в радиотехнических системах в качестве привода антенн, а также в системах вооружения и специальных системах.

Электропривод получил большое развитие в связи с появлением транспортной и военно-транспортной авиации. Для механизации погрузочно-разгрузочных работ на этих самолетах используются электролебедки.

Появление на борту летательных аппаратов большого числа энергоемких потребителей электрической энергии повлекло за собой значительный рост установленной мощности. Так, например, на борту самолета АН-22 установлено четыре генератора мощностью 120 кВ∙А каждый, на самолете ТУ-144 – четыре генератора переменного тока мощностью 60 кВ∙А каждый, на самолете ИЛ-96–300 – четыре генератора мощностью 60 кВ∙А каждый и на самолете ТУ-204 – два генератора мощностью 90 кВ∙А каждый.

Следует отметить, что общая тенденция – объединение, интеграция различных систем в единый комплекс – имеет место и в электрических системах. В последние 10–15 лет получили развитие смешанные электрогидравлические и электропневматические устройства, в которых силовые функции выполняет гидравлика, а управление – электричество. Основным элементом электромеханизма является электродвигатель.

Уже в середине 50-х годов сложилась типовая структура электромеханизма. В состав электромеханизма входят электродвигатели, муфты сцепления-торможения, редуктор, фрикционная муфта с шариковым регулятором и концевые выключатели. В начале 70-х годов были проведены разработки электропривода с волновой передачей, в которой за счет увеличения поверхности сцепления удается значительно повысить механическую нагрузку на выходном валу при меньшем числе ступеней передачи. Так, например, в системе механизации крыльев самолета с изменяемой геометрией использован волновой редуктор с передаточным числом 1:100 и моментом на выходном валу 50 кН∙м.

В связи с тем, что электропривод, как правило, обслуживает системы, к которым предъявляются требования высокой надежности, собственные показатели надежности электропривода также должны быть достаточно высокими.

Одной из причин широкого применения на самолете системы электроснабжения переменного тока являлось использование бесконтактных асинхронных двигателей. Вместе с тем асинхронный электродвигатель имеет существенный недостаток – малый пусковой момент.

За последнее десятилетие много внимания уделялось разработке бесконтактных вентильных двигателей, в которых используется магнитоэлектрическая машина с самарий-кобальтовыми магнитами, имеющими высокую удельную энергию. Этот новый класс электрических машин получил развитие благодаря появлению малогабаритных управляемых полупроводниковых приборов.

Важным этапом в развитии электрооборудования для авиации явилось создание в 1957 г. сверхзвукового стратегического бомбардировщика М-50 конструкции В.Н. Мясищева. На этом самолете впервые в мире была реализована электрическая дистанционная система управления всеми органами управления самолета, впоследствии получившая название «электрическая проводка». С учетом важности выполняемых функций, а следовательно, для обеспечения высоких требований по надежности, в системе был использован принцип троирования. В этих системах в широком масштабе были применены полупроводниковые приборы в устройствах управления.

Для управления сектором газа авиационных двигателей на самолетах серии СУ была применена дистанционная система, в которой использовалось специальное логическое устройство, определяющее неисправность в системе и производящее автоматическое переключение на резервные каналы.

За последние десятилетия наметилась тенденция к широкому применению в системах электрооборудования различных средств вычислительной техники, в том числе бортовых вычислительных машин (БЦВМ), при решении самых разнообразных задач управления и регулирования. Как показали исследования, применение БЦВМ в задачах регулирования режимов в электротехнических системах позволяет значительно повысить качество электроэнергии: в несколько раз сокращается длительность переходного процесса, уменьшается значение перерегулирования, появляется возможность организации более рациональных структур систем, устойчивых к отказам и внешним воздействиям, и существенного уменьшения их массы.

Примером может служить применение на самолете мультиплексных систем управления потребителями электроэнергии.

В середине 70-х годов в связи с появлением на борту летательного аппарата новых типов радиоэлектронного оборудования возникла необходимость генерирования электрической энергии большей мощности – от нескольких мегаватт до сотен мегаватт.

В опытно-конструкторских организациях и научных центрах были проведены исследования различных источников получения такой энергии (электромеханические генераторы; накопители электрической энергии; МГД-генераторы).

В качестве электромеханического генератора был использован синхронный бесконтактный генератор с электромагнитным возбуждением, воздушным охлаждением и кратковременным режимом работы (до 100 с). Благодаря тепловой инерции генератора температура элементов за время работы не достигала предельных значений, что позволяло снизить его удельную массу до 0,2 кг/кВт.

Под руководством Д.А. Бута на кафедре электрических машин в МАИ проведены теоретические исследования возможностей использования в качестве мощного источника электроэнергии МГД-генераторов и различных видов накопителей электроэнергии.

В конце 70-х годов за рубежом и в нашей стране рассматривалась концепция единой электроэнергетической системы, суть которой заключалась в следующем.

На существующих типах самолетов используются в основном два вида энергии – электрическая и гидравлическая. Обе системы соизмеримы как по количеству генерируемой энергии, так и по протяженности систем распределения. Очевидно, что наличие на летательном аппарате двух различных систем, имеющих во многом одинаковое назначение, вызывает определенные трудности в эксплуатации, организации структур, усложняет проведение мероприятий по их модернизации. Появление всережимных самолетов обусловило применение специальных устройств в виде демпферов, гидравлических агрегатов, управляемых по заданным законам электроавтоматикой. Появились смешанные системы управления, получившие название электрогидравлических систем.

Вместе с тем гидравлические системы, выполняющие, как правило, функции приводов органов управления самолетом, в принципе могут быть заменены соответствующими электрическими приводами.

Сравнение основных параметров гидропривода и электропривода показывает, что электропривод уступает гидроприводу по удельной массе и быстродействию.

Существенное преимущество электрическая система по отношению к гидравлической имеет в эксплуатационных затратах, органичном сочетании электроавтоматики и собственно привода.

Перспектива использования полностью электрической системы связана с применением нового типа высокоскоростного электропривода на базе вентильного двигателя с постоянными магнитами высокой энергии.