СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к области электротехники, в частности средствам обеспечения бесперебойного питания электрооборудования, используемого в функциональных системах летательных аппаратов.

Известны системы бесперебойного электроснабжения потребителей, применяемые в самолетостроении, содержащие авиационный двигатель, вал которого соединен с генератором, к выходу которого подключен преобразователь частоты, снабжающий электроэнергией потребителей. В случае отказа двигателя (значительном отклонении его частоты вращения от номинальной) для энергоснабжения потребителей стабильным напряжением постоянного тока 27 В используют аварийные источники питания (1, 2). Эти источники могут быть выполнены на базе вспомогательных ветровых или гидравлических двигателей, вращающих соответствующие генераторы. Однако такая организация аварийного питания ведет к усложнению всей системы электропитания, увеличению ее массы и габаритов.

Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является система электропитания, содержащая авиадвигатель, на валу которого установлен генератор переменного тока, выходные выводы которого соединены с входом статического преобразователя частоты, управляемого блоком управления, выходные выводы переменного тока статического преобразователя частоты предназначены для подключения потребителей переменного тока, источник аварийного электропитания, выводы которого служат для подключения потребителей низковольтного напряжения постоянного тока (2). Известному устройству присущи все вышеперечисленные недостатки, а именно низкие массо-габаритные показатели и сложность конструкции (из-за наличия автономного аварийного источника электропитания, находящегося в “холодном” резерве).

Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является улучшение массо-габаритных показателей и упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что в системе электропитания, содержащей авиадвигатель, на валу которого установлен генератор переменного тока, выходные выводы которого соединены с входом статического преобразователя частоты, управляемого блоком управления, выходные выводы переменного тока статического преобразователя частоты предназначены для подключения потребителей переменного тока, источник аварийного электропитания, выводы которого служат для подключения потребителей низковольтного напряжения постоянного тока (2), в качестве источника аварийного электропитания использован тот же статический преобразователь частоты, снабженный введенными выходными выводами постоянного тока, являющимися выводами источника аварийного электропитания, при этом блок управления выполнен обеспечивающим при поступлении на него сигнала аварии формирование постоянного напряжения на введенных выходных выводах постоянного тока статического преобразователя частоты путем переключения статического преобразователя частоты в режим работы управляемого источника постоянного тока, при этом предпочтительнее, чтобы генератор переменного тока был выполнен в виде синхронного генератора с магнитоэлектрическим возбуждением.

На чертеже представлена функциональная схема заявленного устройства.

Устройство содержит генератор переменного тока 1, выполненный в виде синхронного генератора с магнитоэлектрическим возбуждением, приводимым во вращение валом авиадвигателя 2, который может работать с переменной частотой вращения. Выход генератора 1 соединен со статическим преобразователем частоты 3, управляемым блоком управления 4. Выходные выводы переменного тока преобразователя частоты 3 образуют основную бортовую сеть переменного тока стабильной частоты (в частности, трехфазного напряжения 200/115 В 400 Гц). В системе предусмотрен так же источник низковольтного постоянного стабилизированного напряжения 27 В, который может быть выполнен на базе преобразователя имеющегося переменного напряжения бортовой сети. Статический преобразователь частоты 3 имеет также дополнительные выходные выводы низковольтного напряжения постоянного тока, служащие для подключения к аварийным шинам постоянного тока. Данное подключение может быть осуществлено, например, через управляемый ключ, замыкаемый при поступлении сигнала аварии авиадвигателя. Статический преобразователь частоты 3 может быть выполнен по любой из известных схем регулируемых преобразователей частоты, в которых имеется возможность переключения из режима формирования переменного тока на режим

постоянного тока (например, В.Т.Морозовский и др. “Системы электроснабжения летательных аппаратов”, М., Машиностроение, рис.3.10, 1973 г.).

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме на выходных выводах переменного тока преобразователя частоты 3, образующих основную бортовую сеть переменного тока, формируется переменное трехфазное напряжение стабильной частоты 200/115 В 400 Гц. Источник, питающий бортовую сеть постоянного тока, формирует в этом режиме стабилизированное постоянное напряжение 27 В.

При аварийной ситуации - переходе работы авиадвигателя 2 в режим авторотации, который характеризуется значительным уменьшением частоты вращения его вала относительно номинальной (до 10-15%), возникает необходимость в введении в систему аварийного источника электропитания для формирования аварийного стабилизированного напряжения 27 В, служащего для питания аварийных потребителей. В данном режиме из-за снижения частоты вращения вала двигателя 2 преобразователь частоты 3 не может получать энергию требуемого качества от генератора 1 и, следовательно, формировать на своих выходных выводах переменное напряжение требуемого уровня, необходимого для питания потребителей и формирования стабилизированного постоянного напряжения 27В. Для обеспечения аварийного электропитания постоянного тока низкого напряжения на вход блока управления 4 подается сигнал аварии авиадвигателя на переключение работы преобразователя частоты 3 на режим формирования низкого напряжения постоянного тока, которое поступает к аварийным шинам.

Наличие магнитоэлектрического возбуждения в синхронном генераторе 1 обеспечивает гарантированное генерирование переменного напряжения на входе преобразователя частоты, достаточного для формирования постоянного напряжения 27В.

Таким образом, бесперебойное обеспечение потребителей низковольтным стабилизированным напряжением в аварийном режиме работы двигателя произведено без использования специальных дополнительных устройств, а только введением механизма перевода имеющегося преобразователя частоты 3 в режим работы управляемого источника постоянного тока.

Источники информации

1. В.Т.Морозовский и др. Системы электроснабжения летательных аппаратов, М.: Машиностроение, с.401-402, рис.18.1 а, 1973 г.

2. Там же, рис.18.1.в.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании систем электропитания летательных аппаратов. Сущность изобретения: устройство содержит синхронный генератор (1) с магнитоэлектрическим возбуждением, приводимый во вращение валом авиадвигателя 2. Выход генератора (1) соединен со статическим преобразователем частоты (3), имеющим выходные выводы переменного тока и постоянного тока. Для организации бесперебойного электроснабжения потребителей при аварийной ситуации, например при уменьшении частоты вращения вала авиадвигателя до 10-15% от номинальной, т.е. режиму авторотации, в систему энергоснабжения вводится аварийный источник электропитания, снабжающий электроэнергией аварийные потребители. Аварийный источник выполнен на базе имеющегося преобразователя частоты (3), который по сигналу аварии переключается блоком управления (4) в режим работы управляемого источника постоянного тока, постоянное напряжение с выходных выводов которого подается к аварийным шинам постоянного тока. Даже при малых оборотах авиадвигателя энергии генератора (1) достаточно для формирования на дополнительных выводах постоянного напряжения преобразователя частоты (3) уровня напряжения 27 В, необходимого для питания потребителей. Технический результат - улучшение массогабаритных показателей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система электропитания, содержащая авиадвигатель, на валу которого установлен генератор переменного тока, выходные выводы которого соединены с входом статического преобразователя частоты, управляемого блоком управления, выходные выводы переменного тока статического преобразователя частоты предназначены для подключения потребителей переменного тока, источник аварийного электропитания, выводы которого служат для подключения потребителей низковольтного напряжения постоянного тока, отличающаяся тем, что в качестве источника аварийного электропитания использован тот же статический преобразователь частоты, снабженный введенными дополнительными выходными выводами постоянного тока, являющимися выводами источника аварийного электропитания, при этом блок управления выполнен обеспечивающим при поступлении на него сигнала аварии формирование постоянного напряжения на введенных выходных выводах постоянного тока статического преобразователя частоты путем переключения статического преобразователя частоты в режим работы управляемого источника постоянного тока.2. Система электропитания по п.1, отличающаяся тем, что генератор переменного тока выполнен в виде синхронного генератора с магнитоэлектрическим возбуждением.