close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

untitled;pdf

код для вставкиСкачать
Практическая работа 1.7. Угольный регулятор напряжения авиационных генераторов.
Цель работы: изучить устройство и принцип работы угольного регулятора напряжения
генератора постоянного тока (агрегат РН-180).
Краткие теоретические сведения
Регуляторы напряжения авиационных генераторов служат для автоматического
поддержания напряжения генераторов на заданном уровне при изменении скорости
вращения или нагрузки. Структурная схема системы регулирования напряжения самолетных
генераторов представлена на рис.1. Система работает по принципу прямого регулирования,
то есть измерительный орган непосредственно воздействует на регулирующий и перемещает
его за счет своей энергии (без вспомогательного источника энергии или усилителя).
Рис.1.
Роль измерительного органа в таких регуляторах выполняет обычно обмотка
электромагнита, включена на зажимы генератора. Роль регулирующего органа выполняет
якорь электромагнита, воздействующий на величину добавочного сопротивления,
включенного в цепь обмотки возбуждения.
Авиационные регуляторы напряжения делятся на два основных типа:
1) реостатные (угольные и ступенчатые);
2) вибрационные (одноступенчатые и двухступенчатые).
В реостатных регуляторах сопротивление, включаемое в цепь обмотки возбуждения,
изменяется плавно или ступенями при изменении напряжения генератора, а при
установившемся режиме остается неизменным. Общие принципиальные схемы реостатных
регуляторов (угольного и ступенчатого) приведены на рис.2 а,б. В обоих схемах используется
первый способ регулирования тока возбуждения.
Рис.2. Реостатные регуляторы: (а) угольный, (б) ступенчатый:
Г — генератор; ОВ — обмотка возбуждения; УС — угольный столб; ЭР — электромагнит
регулятора; П — пружина; С — сопротивление.
Угольный регулятор получил свое наименование от столбика, состоящего из угольных
пластин, включаемого в цепь возбуждения генератора в качестве регулируемого
сопротивления. Сопротивление этого столбика изменяется с изменением силы сжатия
угольных пластин.
Принцип регулирования напряжения с помощью угольного регулятора заключается в
том, что при изменении напряжения генератора сила электромагнита ЭР изменяется и
вызывает изменение силы сжатия угольного столба и, следовательно,изменение его
сопротивления, а следовательно, и тока возбуждения генератора в сторону, необходимую для
поддержания напряжения. При повышении напряжения, например, сила электромагнита
увеличивается и уменьшает силу сжатия угольного столба. Сопротивление угольного столба
при этом растет, ток возбуждения падает и напряжение генератора уменьшается,
приближаясь к заданной величине.
Физически явление изменения электрического сопротивления угольного столба при
изменении силы его сжатия можно представить следующим образом. Поверхность пластин
не является идеально гладкой. За счет шероховатости поверхностей пластины соприкасаются
только в нескольких точках. Количество этих точек и поверхность их соприкосновения при
упругой деформации материала увеличивается с повышением силы сжатия пластин. При
этом переходное сопротивление между ними уменьшается. Общее сопротивление угольного
столба складывается из сопротивления пластин и переходного сопротивления между ними.
Основную роль играет здесь переходное сопротивление между пластинами.
Рис.3. Электрокинематическая схема угольного регулятора напряжения:
Г — генератор, ОВ — обмотка возбуждения генератора; УС — угольный столб; ЭР —
электромагнит регулятора; rн — сопротивление настройки; П — пружина; Я — якорь.
Электрокинематическая схема угольного регулятора представлена на рис. 3. Когда
обмотка электромагнита регулятора обесточена, угольный столб сжат пружиной П, и
сопротивление его минимально. Если при этом генератор приводится во вращение, то он
начинает возбуждаться. При повышении напряжения генератора ток в обмотке
электромагнита растет, сердечник, притягивая якорь, ослабляет действие пружины и
уменьшает деформацию угольного столба, что приводит к повышению его сопротивления.
Сопротивление угольного столба изменяется до тех пор, пока напряжение генератора
не достигнет заданного значения. При изменении режима работы генератора регулятор,
изменяя сопротивление угольного столба, приводит или почти приводит напряжение
генератора к заданному значению. Сопротивление настройки регулятора rн служит для
установки в условиях эксплуатации необходимой величины напряжения.
При регулировании напряжения генератора с помощью ступенчатого регулятора
принцип действия подобен описанному, за исключением того, что электромагнит регулятора
в этом случае, перемещая движок добавочного сопротивления, увеличивает или уменьшает
его величину ступенями, а не плавно, как у угольного регулятора.
Применение угольного регулятора на объем и вес генераторов практически не влияет
(до мощностей 18-22 кВт), так как угольные регуляторы позволяют ток возбуждения до
10-15 А и более. Из реостатных регуляторов в настоящее время применяются только
угольные. Ступенчатые регуляторы вышли из употребления вследствие недостаточной
виброустойчивости.
В реальных условиях работы на ВС на точность регулирования напряжения влияют
следующие основные факторы:
1) температура и плотность воздуха;
2) режим работы генератор;
3) механический гистерезис угольного столба и пружины;
4) магнитный гистерезис материала магнитопровода;
5) механические вибрации;
6) ускорения самолета при эволюциях.
На температуру регулятора и его деталей влияет температура и плотность
окружающего воздуха, а также скорость вращения и нагрузка генератора, определяющие
величину потерь в угольном столбе Изменение температуры отдельных частей регулятора
приводит к изменению их параметров, нарушению настройки и изменению величины
поддерживаемого напряжения. Например, при повышении температуры сопротивление
обмотки электромагнита возрастает, сила его уменьшается и регулятор повышает напряжение
генератора.
Для компенсации температурных влияний угольных регуляторах чаще всего
применяется термокомпенсационная обмотка, которая устанавливается вместе с основной на
сердечнике электромагнита регулятора, включается на напряжение генератора без
добавочного сопротивления (рис.4) и действует навстречу основной обмотке.
Рис.4. Схема включения термокомпенсационной обмотки
в угольных регуляторах напряжения.
Параметры цепей схемы подбираются таким образом, чтобы с изменением
температуры разность ампервитков основной и компенсационной обмоток оставалась почти
постоянной. Это условия можно соблюсти тогда, когда температурный коэффициент
сопротивления цепи компенсационной обмотки больше температурного коэффициента цепи
основной обмотки и находится с ним в определенном соотношении, зависящем от
соотношения сопротивлений цепей и числа витков обмоток.
Физически действие такой схемы компенсации можно объяснить следующим образом.
При изменении температуры обмоток, выполняемых из меди, сопротивление цепей обмоток,
а следовательно, и ампервитки изменяются в одну и ту же сторону. Параметры цепей обмоток
можно подобрать так, чтобы ампервитки обмоток изменялись приблизительно на одну и ту
же величину, и тогда разность ампервитков не будет зависеть от температуры.
Литература:
[5] c. 60-109
Порядок выполнения работы
1. Изучить краткие теоретические сведения об устройстве и принципе работы
реостатного угольного регулятора напряжения авиационного генератора.
2. Изучить устройство и принцип работы угольного регулятора РН-180 по описанию,
приведенному ниже, и образцу изделия.
3. Дать письменные ответы на контрольные вопросы.
4. Оформить отчет о проделанной работе.
Краткое описание устройства и работы
угольного регулятора напряжения РН-180 2-й серии
Регулятор РН-180 2-й серии предназначен для автоматического поддержания в
заданных пределах напряжения самолетного генератора постоянного тока (типа СТГ-12 и
ГС-12 к примеру на самолете Ан-24) при изменении его нагрузки и частоты вращения якоря в
рабочем диапазоне, а также равномерного распределения нагрузки между параллельно
работающими генераторами. Расшифровка обозначения: Р — регулятор, Н — напряжение,
180 — мощность рассеивания угольным столбом (в Вт).
Основные технические данные
Поддерживаемое напряжение, В
28,5
Мощность рассеивания угольным столбом, Вт
180
Сила тока, потребляемая рабочей обмоткой регулятора, А
0,87
Режим работы
длительный
Изменение напряжения генератора, поддерживаемое регулятором в
процессе его работы, В, не более
3
Изменение уровня напряжения генератора, обеспечиваемого
выносным резистором ВС-25Б, В
±1,5
Масса, кг
2,5
Данный регулятор является электромагнитным регулятором реостатного типа с
плавным изменением сопротивления угольного столба. Его основные части: собственно
регулятор, подставка с амортизаторами, основание, три резистора, колодка с германиевым
диодом, штепсельный разъем (рис.5).
Рис.5. Регулятор напряжения РН-180 2-й серии:
Рис.6. Принципиальная электрическая схема угольного регулятора РН-180 2 серии.
В состав собственно регулятора (рис.6) входит:
– угольный столб УС, помещенный в алюминиевую анодированную втулку;
– якорь с пружиной;
– сердечник, с помощью которого регулируется магнитный зазор;
– корпус электромагнита; катушка с тремя обмотками (рабочей РО, температурной
компенсации ОТК и уравнительной УО);
– ребристый корпус;
– три шпильки, соединяющие ребристый корпус с корпусом электромагнита;
– тепловой экран.
Подставка угольного регулятора имеет четыре пружинных амортизатора. Регулятор с
подставкой монтируют на основании и крепят через амортизаторы винтами. На основании
размещены также резистор температурной компенсации R2, стабилизирующий резистор R3,
подстроечный резистор R1, закрытые кожухом, и панель с германиевым диодом VD.
Регулятор подключен к схеме через штепсельный разъем.
Основными элементами собственно регулятора являются:
– угольный столб — переменное сопротивление, изменяющее значение тока
возбуждения генератора. Столб — исполнительный элемент в системе
регулирования напряжения;
– электромагнит, воспринимающий изменения напряжения генератора. Обмотка
электромагнита служит чувствительным элементом системы;
– якорь с пружиной, который осуществляет воздействие электромагнита на
угольный столб.
Обмотка РО электромагнита регулятора через резисторы R1, R2 и выносной резистор
марки ВС-25Б включена на выводы генератора G постоянного тока. С увеличением
напряжения генератора возрастает сила электромагнита, которая направлена против усилия
пружины, вследствие чего угольный столб УС несколько разжимается и его сопротивление
возрастает. Ток возбуждения уменьшается, что приводит к ограничению повышения
напряжения генератора.
При работе генератора якорь электромагнита перемещается лишь при изменении
режима работы генератора. В установившемся режиме работы генератора (постоянная
нагрузка и частота вращения) якорь находится в неизменном положении относительно
сердечника электромагнита, при этом уравновешены все силы, действующие на якорь, —
усилие пружины, усилие электромагнита и сила реакции угольного столба.
При изменении температуры окружающей среды и собственном нагреве меняется и
сопротивление рабочей обмотки. Это влияет на ток в обмотке РО и может привести к
изменению значения регулируемого напряжения.
Для уменьшения влияния температуры на точность регулирования напряжения в
угольных регуляторах используют способы температурной компенсации (в схему регулятора
включают резисторы температурной компенсации, обмотку температурной компенсации и
изменяют конструкцию).
Резисторы Rl, R2 подсоединяют последовательно с обмоткой РО. Они изготовляются из
константана. Суммарное значение сопротивления (R1+R2) примерно в 5 раз больше
сопротивления рабочей обмотки регулятора, поэтому изменение сопротивления обмотки РО
под влиянием температуры оказывает меньшее воздействие на общее сопротивление цепи.
Обмотку температурной компенсации ОТК изготовляют из меди. Ее наматывают на
одном сердечнике с обмоткой РО и подключают на напряжение генератора так, чтобы ее
магнитодвижущая сила была направлена встречно магнитодвижущей силе обмотки РО. При
таком соединении результирующая магнитодвижущая сила создается разностью
магнитодвижущих сил обмоток РО и ОТК.
Магнитодвижущая сила обмотки ОТК составляет 10% значения магнитодвижущей
силы обмотки РО. При подборе параметров обмотки ОТК добиваются, чтобы при изменении
температуры окружающей среды магнитодвижущие силы этой обмотки и обмотки РО
изменялись в одинаковой степени с тем, чтобы разность оставалась почти постоянной.
Для уменьшения влияния температуры на работу регулятора используют различные
конструктивные методы температурной компенсации, применяя, например:
1) ребристый корпус из алюминиевого сплава (он обладает хорошей
теплопроводностью и улучшает отвод тепла от угольного столба);
2) крепление корпуса электромагнита к ребристому корпусу регулятора
стальными шпильками (шпильки обладают малым коэффициентом линейного
расширения и этим ограничивают расширение ребристого корпуса при
нагреве);
3) установку между ребристым корпусом и электромагнитом теплоизолирующего
экрана, уменьшающего нагрев электромагнита от тепла, излучаемого
ребристым корпусом.
Стабилизация работы угольного регулятора происходит следующим образом. При
изменении режима работы генератора угольный регулятор не обеспечивает мгновенного
приведения напряжения к заданному значению. Если напряжение генератора увеличилось, то
в силу инерционности регулятора, вызываемой индуктивностью обмоток регулятора и
механической инерционностью якоря, напряжение при регулировании, уменьшаясь, перейдет
ниже заданного уровня. Так как напряжение стало ниже заданного, регулятор начинает его
увеличивать. При этом напряжение возрастает выше заданного значения. Таким образом, в
системе появляются колебания напряжения около заданного значения, которые могут быть
затухающими при устойчивой работе регулятора или незатухающими при неустойчивой
работе. Колебания напряжения приводят к износу шайб угольного столба.
Для повышения устойчивости регулирования в угольном регуляторе применяется
стабилизирующий резистор R3 (рис.7), включенный в диагональ моста, образованного
угольным столбом УС, обмоткой возбуждения ОВ, резисторами R1, R2, рабочей обмоткой РО
регулятора и выносным резистором ВС-25Б.
Рис.7. Принципиальная электрическая схема включения стабилизирующего резистора.
В установившемся режиме работы генератора при большом сопротивлении угольного
столба, соответствующем большой частоте вращения якоря генератора и малой нагрузке,
регулируемое напряжение немного увеличится. Чтобы при малой частоте вращения якоря и
большой нагрузке генератора стабилизирующий резистор не занижал напряжение
генератора, последовательно с ним включен диод VD.
Рис.8. Внешний вид РН-180 2-й серии.
Контрольные вопросы:
1. Для чего предназначены регуляторы напряжения авиационных генераторов?
2. На какие типы делятся реостатные авиационные регуляторы напряжения? В чем
состоит различие между ними?
3. Что является измерительным органом в реостатных регуляторах напряжения?
4. Из каких элементов состоит угольный регулятор напряжения в самом общем виде?
5. Каким образом угольный регулятор напряжения подключается к генератору
постоянного тока?
6. В чем состоит суть принципа работы угольного регулятора напряжения генератора?
7. С чем физически связано явление изменения электрического сопротивления угольного
столба при изменении силы его сжатия?
8. Для чего служит сопротивление настройки угольного регулятора напряжения?
9. Какие факторы влияют на точность работы угольных регуляторов напряжения на ВС?
10. Каким образом изменение температуры отдельных частей угольного регулятора
напряжения влияет на его работу?
11. Каким
образом
применение
термокомпенсационной
обмотки
позволяет
компенсировать температурные влияния на работу угольного регулятора напряжения?
Каким образом она включается в схему регулятора?
12. Для чего предназначен регулятор РН-180 2-й серии? Какого он типа?
13. С авиационными генераторами какого типа работает РН-180 2-й серии?
14. Каковы основные технические данные РН-180 2-й серии?
15. Из каких основных частей состоит РН-180 2-й серии?
16. Каким образом в РН-180 2-й серии обеспечивается температурная компенсация?
17. Каково назначение уравнительной обмотки в схеме РН-180 2-й серии?
18. Каково назначение выносного резистора ВС-25В?
19. Каким образом обеспечивается стабилизация работы РН-180 2-й серии?
20. Каково назначение германиевого диода в составе РН-180 2-й серии?
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа