СЭВС. СЭВС_ЛР_2014. Лабораторная работа n1 изучение коммутационной и защитной аппаратуры цель работы Целью работы является изучение принципа действия, конструкции и электрических схем коммутационной и защитной аппаратуры самолетных систем снятие амперсекундных характеристик аппаратов максимально токовой защиты,
 Скачать 3.36 Mb.
|
|
2. Описание лабораторной установки Лабораторная установка представляет собой модель самолетной электроэнергетической системы, выполненную в виде стенда, передняя часть которого закрывается фальшпанелью с нанесенной на нее мнемосхемой, которая отражает функциональную схему системы электроснабжения самолета Ту. На этой же части стенда расположена панель энергоузла с соответствующими выключателями, переключателями, показывающими приборами. В правой части стенда расположена панель управления стендом, которая служит для включения стенда, а также для имитации различных режимов работы СЭС. Магистрали, участвующие в работе, в каждый отдельный момент выделяются подсветкой. 3. Задание к работе 1. Изучить систему электроснабжения самолета Ту переменным током В, 400 Гц. 48 2. Исследовать работу первичной системы электроснабжения а) при питании от наземного источника электроэнергии б) при включении основных генераторов или генератора ВСУ на нагрузку в) при аварийных режимах. 4. Выполнение работы 4.1. Подготовка стенда к работе 1). Переключатели, АЗС, выключатели и кнопки, расположенные на щите управления стендом и на панели энергоузла, установить в положение Выключено. 2). Переключатели с нейтралью установить в нейтральное положение. Включить питание стенда, при этом загорается лампочка, сигнализирующая о наличии питания. Примечание. На стенде вторичной системы электроснабжения на пульте управления стендом должен быть включен выключатель питания стенда и ВСУ. 4.2. Питание системы от внешнего источника электроэнергии. 1). Включить автомат защиты цепей управления переключением шин АЗСГК-10 (на стенде он обозначен № 6). 2). Включить на пульте управления стендом наземный источник питания (ШРАП-400). 3). На панели энергоузла переключатель сетей 208 В, 400 Гц установить в положение «РАП». Поочередно устанавливая переключатель вольтметра в положения АВ, ВС, АС, по вольтметру и частотомеру определить линейные напряжения и частоту наземного источника питания и записать эти показания. Устанавливая переключатель вольтметра Сеть II, Сеть III» в различные положения, убедиться по вольтметру в наличии напряжения в сетях. Примечание При проверке на земле включить выключатель Проверка противообледенителей и бытового оборудования на земле. 4). Включить АЗЗ-100 и АЗЗК-200 защиты сетей I, II, III. 5). На панели энергоузла переключатель «ВСУ-РАП» поставить в положение «РАП». 6). Устанавливая переключатели вольтметра в положение Сеть I», Сеть II», Сеть III» в положения АВ, ВС, АС, убедиться в наличии напряжения и частоты и записать показания приборов. 7). Для имитации включения под нагрузку выключатель на щитке управления стендом установить в положение «Потреб.», на стенде включить выключатель блокировки амперметра (№15). Устанавливая переключатель фаз амперметра, расположенный на панели энергоузла, в положения фаз А, В, С, замерить ток по амперметру. 8). Для проверки работы блока чередования фаз БЧФ-208 переключатель «ВСУ-РАП» установить в нейтральное положение. На щитке управления стендом переключатель установить в положение «Перепут. фаз. На панели 49 энергоузла переключатель вольтметра установить в положение Сеть III». Переключатель «ВСУ-РАП» переключить в положение «РАП» - при этом вольтметр покажет «0», те. наземный источник питания с неправильным чередованием фаз не должен подключаться к сети III. Установить переключатель в положение Верно. Вольтметр покажет 208 В. 4.3. Включение на сеть генератора ВСУ 1). Включить автомат защиты цепей управления переключением шин АЗСГК-10 2). Включить автомат АЗСГ-2 (№ 5) защиты цепей сигнализации отключения генератора ВСУ. 3). Выключатель Проверка пои быт. обор. на земле установить в положение Выключен. 4). На панели энергоузла переключатель «ВСУ-РАП» установить в положение «ВСУ». Переключатель вольтметра установить в положение Сеть III» - вольтметр покажет 208 В, частотомер - 400 Гц. Выполнить п предыдущего задания. Амперметр покажет ток. При работе генератора ВСУ на сеть и неработающих генераторах противообледенение отключается. 4.4. Работа генератора 1 1). Включить наземный источник переменного тока. Выключатель «ВСУ-РАП» на панели энергоузла установить в положение «РАП». Включить автомат защиты цепей управления переключением шин АЗСГК-10. 2). Выключатели противообледенителей предкрылков и проверки противообледенителей и бытового оборудования на земле установить в положение Выключено. 3). Выключатель, расположенный на щитке управления стендом, установить в положение Запуск 1 дв.». 4). На панели энергоузла переключатель вольтметра установить в положение Сеть I». 5). Выключить автомат АЗСГК-2 (№ 2) защиты сигнализации отключения генератора 1, при этом горит красная лампочка сигнализации отключения генератора 1. 6). Включить автомат АЗСГК-10 (№ 8) защиты цепи управления генератором 1, включить АЗСГК-5 (№11) защиты цепи резервного питания. 7). Выключателем, расположенным на панели энергоузла, включить генератор 1 на сеть. Через некоторое время генератор подключится к сети I, о чем свидетельствует наличие напряжения и частоты на приборах, установленных на панели энергоузла, и погасание красной лампочки, сигнализирующей об отключении генератора 1. 8). Выключить автомат АЗСГК-10 защиты цепи управления генератором 1, генератор должен продолжать работу. 9). Включить аналогично генераторы 2 и 3. 50 Примечание. Генераторы 2 и 3 включаются на стенде без имитации задержки. 4.5. Работа блока защиты и управления ВЗУ-376СП Исходное состояние - включен генератор 1. 1). Переключатель, расположенный на щитке управления стендом, установить в положение Н ном, что имитирует повышение частоты до (420...428) Гц. Через некоторый промежуток времени, соответствующий выдержке времени блока БЗУ, произойдет отключение генератора, о чем сигнализирует загорание красной лампочки Отключение генератора 1» на панели энергоузла, вольтметр и частотомер покажут «0». 2). Вернуть переключатель в положение Н ном. На панели энергоузла выключить и вновь включить выключатель генератора 1, при этом генератор вновь подключится к сети. Лампочка сигнализации отключения генератора 1 погаснет. 3). Аналогично проверить отключение генератора 1 при понижении частоты, установив переключатель в положение Н ном. 4). Аналогично п.п. 1...3 произвести соответствующую манипуляцию по отключению генератора 1 при увеличении и уменьшении напряжения. 5). Для отключения генератора по сигналу короткого замыкания нажать кнопку «КЗ 1 ген, расположенную на щитке управления стендом, что имитирует сигнал короткого замыкания в сети 208 Вили в генераторе. Произойдет отключение генератора 1. 6). Выключить и вновь включить выключатель генератора 1. 7). Замерить ток в фазах генератора 1, выполнив пункт 4.2.7. 8). Выключатель включения генератора 1 на сеть установить в положение «Выкл.». Горит красная лампа сигнализации отключения генератора. 4.6. Работа автомата переключения шин 1). Включить автомат АЗСГК-2 (№7) защиты управления переключением шин навигационных потребителей. 2). Включить автомат АЗЗК-30 (№14) защиты питания навигационных потребителей. Включить АЗЗ-100 и АЗЗК-200 защиты сетей I, II, III. 3). Исходное состояние включены генераторы 1,2,3 - есть напряжение в сетях I, II, III. 4). Выключатель на панели управления стендом установить в положение «Откл. cети I». При этом загорается желтая лампочка Навигационные шины от сети III». 5). Выключатель «Откл. сети I» установить в положение «Выкл.». Выключить и снова включить АЗСГК-2 защиты цепи управления переключателем шин навигационных потребителей, при этом навигационные шины подключаются к сети I, погаснет лампочка Навигационные шины от сети III». 51 5. Содержание отчета 1). Структурная схема канала генерирования. 2). Упрощенные схемы БРН, БРЧ, БЗУ и краткое описание их работы. 3). Выводы согласно пунктам задания. 4). Ответы на контрольные вопросы. 6. Контрольные вопросы 1). Возможна ли длительная работа генератора при напряжении на его зажимах 190 В 2). Каково назначение стабилизирующего трансформатора в БРН? 3). Почему магнитные усилители в БРН и измерительные цепи в БРЧ получают питание от подвозбудителя генератора 4). Какой элемент БЗУ производит аварийное отключение генератора и что при этом отключается 5). На что воздействует исполнительный орган регулятора частоты 6). Предусмотрена ли совместная работа трех генераторов ГТ40ПЧ6 и генератора переменного тока ВСУ? 7). Будет ли получать питание шина навигационных потребителей при отказе генераторов 1 и 2? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ АВИАЦИОННОГО СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПТС-250 Цель работы Целью работы является изучение принципа действия, устройства и характеристик статических преобразователей. 1. Основные положения Статический преобразователь представляет собой полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения 28.5 В в переменный однофазный ток напряжением 115 В, частотой 400 Гц или в переменный трехфазный ток с линейным напряжением 36 В, частотой 400 Гц. В системах электроснабжения, где первичная система является системой постоянного тока, преобразователь служит для получения переменного тока. В системах переменного тока преобразователь используется как аварийный источник переменного тока при отказе основной системы электроснабжения. В настоящее время выпускаются и устанавливаются на самолетах гражданкой авиации следующие статические преобразователи ПОС, ПОС, ПОС, ПОС, ПТС-250, ПТС-500, ПТС-800. Наименование преобразователя расшифровывается следующим образом П – преобразователь О - однофазный Т- трехфазный С - статический 52 25, 125, 800 и т.д. – выходная мощность в ВА. Структурная схема однофазного статического преобразователя представлена на рис. Рис Основными элементами преобразователя являются конвертор (К, инвертор (И) модулятор ширины импульсов (МШИ) измерительный орган выходного напряжения преобразователя (ИО) и фильтры – входной (Фвх) и выходной (Фвых). Конвертор предназначен для преобразования постоянного напряжения В в постоянное напряжение (В. Регулируя величину выходного напряжения конвертора, можно поддерживать неизменным выходное напряжение преобразователя (Вили В. Эту функцию автоматически выполняет регулятор напряжения преобразователя, который помимо конвертора, включает в состав также МШИ и ИО. Инвертор служит для преобразования постоянного напряжения в переменное с частотой 400 Гц и выполняется по мостовой схеме (рис. Транзисторы работают в ключевом режиме и включаются попарно VT1, VT4 и VT3, VT2. Рис В результате ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора, меняет свое направление каждые полпериода, ив выходной обмотке трансформатора будут наводиться двухполярные импульсы прямоугольной 53 формы. Транзисторы инвертора зашунтированы диодами VD1...VD4, которые обеспечивают протекание тока при подключении активно-индуктивной нагрузки. В этом случае при практически мгновенном запирании пары транзисторов ток индуктивного элемента будет протекать через соответствующие диоды за счет возникающей ЭДС самоиндукции. Степень приближения формы кривой напряжения к синусоидальной характеризуется коэффициентом нелинейных искажений 1 2 1 U U K н н , где н – действующее значение несинусоидального напряжения U 1 – действующие значение первой гармоники этого напряжения. Для напряжения прямоугольной формы КН. Для приближения формы сигнала к синусоидальной и уменьшения коэффициента нелинейных искажений переключение пар транзисторов инвертора осуществляется с задержкой t n (рис. 5.3). Величина задержки характеризуется коэффициентом заполнения импульса выходного напряжения п, где Т – период изменения напряжения. Изменяя q, можно минимизировать КН и, тем самым, уменьшить массогабаритные показатели выходного фильтра (Фвых), который выделяет первую гармонику выходного сигнала инвертора. На практике задержка t n выбирается равной о (q=0.66). В этом случае КН и близок к оптимальному значению, при этом полностью подавляется третья гармоника и упрощается схема управления транзисторами инвертора. В качестве фильтров используются С фильтры. Входной фильтр (Фвх) служит для подавления импульсных помех, которые возникают при ключевом режиме работы транзисторов преобразователя. В трехфазных статических преобразователях необходимо иметь три одинаковых напряжения со сдвигом на 120 электрических градусов. Этого можно было бы достигнуть, используя три однофазных преобразователя и сдвигая их напряжения на треть периода. Однако более рационально, сточки зрения числа элементов и надежности, построить трехфазную систему по схеме Скотта из двух однофазных конверторов, сдвинув фазу выходного сигнала одного из них на угол /2 (рис, 5.5). Рис 54 Рис Рис С помощью соединения обмоток двух трансформаторов Т и Т из двухфазной системы получается трехфазная. Причем число витков вторичных обмоток трансформаторов Т и Т выбирается таким образом, чтобы получить 3 Фазовый сдвиг на о выполняется с помощью магнитного усилителя. Рассмотрим более подробно работу основных узлов трехфазного преобразователя ПТС-250. Преобразователь состоит из следующих блоков рис Рис На рисунке обозначены 1, 3 – вольтдобавочные регуляторы (конверторы); 2 – блок управления вольтдобавочными регуляторами 4, 5 – силовые инверторы с блоками управления 6 – измерительный орган вольтдобавочных регуляторов и нормализатор для автоконтроля); 7 – трансформаторно-фильтрующее устройство 55 8, 9 – входной и выходной фильтры радиопомех. Из схемы преобразователя видно, что преобразование идет по двум каналам, каждый из которых содержит вольтдобавочный регулятор напряжения и инверторную часть со схемой управления. Объединение каналов на выходе преобразователя осуществляет выходной трансформаторно-фильтровый узел. С помощью канала I формируется напряжение АСа с помощью канала II - вспомогательное напряжение U ОВ . Фазовый сдвиг напряжения U ОВ на о осуществляется с помощью магнитного усилителя, расположенного в блоке 6. В выходные цепи преобразователя включены датчики токовой защиты, воздействующие при перегрузке на схемы управления инверторов, при этом снижается выходное напряжение инвертора, что ограничивает его выходной ток. В преобразователе имеется защита от перенапряжений в питающей сети. Рис Упрощенная принципиальная схема конвертора (вольтдобавочного регулятора) и схемы управления им представлена на рис. В состав схемы управления входит мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2 и магнитный усилитель МУ. Схема управления формирует импульсы включающие и 56 выключающие транзисторы инвертора VT3…VT6. Трансформатор мультивибратора намотан на тороидальном сердечнике из пермаллоя, имеющего прямоугольную петлю гистерезиса (рис. Рис Рис При подключении источника постоянного тока из-за неодинаковых параметров транзисторов VT1 ив одной из обмоток W 1 или W 2 потечет ток больший, чем в другой. Пусть в рассматриваемый момент больше открыт VT1 и его коллекторный ток I К1 больше тока коллектора VT2, те. К I К2 Тогда по обмоткам W 1 или W 2 начинают протекать встречно направленные токи, и под влиянием результирующей МДС 2 1 2 2 1 1 K K K K H I I W I W I W F , где W 1 =W 2 =W, индукция в сердечнике начинает изменяться, и во всех обмотках Т возникают синфазные ЭДС dt dB S W e n n / , где n – номер обмотки W n – число витков в данной обмотке S – сечение сердечника Т В – индукция в сердечнике. Положим для определенности, что в момент подключения источника сердечник был размагничен и его индукция равна -В (точка 1 на кривой размагничивания, рис. Так как ток протекает от начала обмотки W 1 обозначенного точкой, тов ней и во всех других обмотках Т положительный потенциал возникает на начале обмотки. При этом напряжение на обмотке начнет отпирать VT1, а напряжение на обмотке W 4 – запирать VT2. Это приведет к увеличению К и уменьшению К. МДС увеличится, возрастут ЭДС, те. начнется лавинный процесс, который приведет к полному отпиранию VT1 и запиранию VT2. После того, как транзистор VT1 откроетсяполностью, всё напряжение питания окажется приложенным к первичной обмотке трансформатора W 1 и индукция в сердечнике будет изменяться от -В до +В участок 1-2 на рис. 57 Когда индукция в сердечнике достигает значения насыщения +В, ЭДС в обмотках трансформатора становятся равными нулю. Транзистор VT1 начнет закрываться (т.к. потенциал его базы 0), и ток К будет уменьшаться. Это приводит к изменению знака производной dB/dt и, следовательно, к изменению полярности ЭДС, наводимых в обмотках трансформатора Т. Транзистор VT1 закроется, а транзистор VT2 откроется. Все напряжение питания (U n ) будет приложено к первичной обмотке трансформатора W 2 , МДС которой вызовет изменение индукции от +В до -В (участок 3-4, рис. При достижении в сердечнике трансформатора индукции насыщения снова происходит переключение транзисторов. Период переключения транзисторов будет полностью определяться временем перемагничивания сердечников S W Bs U T f U S W Bs T n пер n пер 1 1 4 Форма напряжения на обмотке трансформатора (Т) приведена на рис. Частоту мультивибратора можно синхронизировать также и от внешнего генератора колебаний. Для этого на базы VT1 и VT2 поочередно могут подаваться запирающие импульсы с частотой большей, чем собственная частота мультивибратора, в этом случае переключение будет производиться с частотой запирающих импульсов, и индукция не будет достигать индукции насыщения. Конвертор преобразователя состоит из двух силовых транзисторов VT3 и Т трансформатора Т двух вспомогательных транзисторов VT5 и VT6, служащих для запирания силовых транзисторов, вспомогательных трансформаторов ТЗ, Т. Силовые транзисторы управляются таким образом, что оказываются поочередно открытыми в течение части полупериода (q Т, где Т – период управляющих импульсов. Когда открыт один из транзисторов например VT3, ток протекает через обмотку W 2 трансформатора Т. При этом напряжение на выходе конвертора будет равно 1 4 3 2 W U W W W U вх вых Т.к. W 1 =W 2 =W 3 =W 4 , то U вых =3 U вх К напряжению U вх добавляются ЭДС, наводимые в обмотках W 3 и W 4 . В оставшуюся часть полупериода (1-q) Т оба транзистора закрыты, и напряжение на выходе будет равно напряжению на входе U вх Среднее значение напряжения за период равно ВХ ВХ ВХ ВЫХср U q T q U T q U U 2 1 2 1 2 Изменяя коэффициент заполнения q, можно регулировать выходное напряжение конвертора от Uвх до 3 Uвх. Конденсаторы на выходе и входе 58 сглаживают пульсации напряжения, а дроссель сглаживает пульсации тока, потребляемого конвертором. Транзисторы Т и VT4 открываются положительными импульсами, подаваемыми через резисторы на отпайки трансформаторов ТЗ и Т. Для запирания силовых транзисторов служат транзисторы VT5 и VT6. При подаче положительного импульса на базу одного из этих транзисторов он открывается и шунтирует обмотку трансформатора. В результате напряжение на вторичной обмотке этого трансформатора снижается до нуля, и силовой транзистор закрывается. Импульсы на открытие силовых транзисторов поступают с обмоток W 5 и W 6 трансформатора мультивибратора, а импульсы на закрытие с нагрузочных резисторов R1 и R2 магнитного усилителя (U R1 и U R2 ). Магнитный усилитель собран из двух дросселей (I и II), ферромагнитные сердечники которых имеют тороидальную форму. В качестве материала сердечников используется пермаллой, имеющий прямоугольную петлю гистерезиса. Дроссели работают в режиме ключа, выполняя функции бесконтактного реле. Как видно из схемы (риск каждой рабочей обмотке Р напряжение питания оказывается приложенным только в течение того полупериода, когда полярность напряжения соответствует проводимости включенных последовательно с этой обмоткой диодов Этот полупериод для дросселя принято называть рабочим. Пусть напряжение приложено к рабочей обмотке Р. В нерабочий полупериод, который принято называть управляющим, диодом VD1 обмотка Р, была отключена, и изменение магнитного состояния сердечника дросселя I происходило только под влиянием МДС обмотки управления У, которая включена на выход измерительного органа напряжения. Характеристика измерительного органа представлена на рис, где АС – линейное напряжение на выходе преобразователя, У – напряжение на выходе измерительного органа. Так как МДС обмотки управления W У1 размагничивает дроссель, то естественно, чем больше напряжение преобразователя АС, тем больше будет размагничен дроссель I перед началом рабочего полупериода и тем дольше будет перемагничиваться дроссель в рабочую часть полупериода. Допустим что к началу рабочего полупериода индукция в дросселе I стала равной -В (рис. Пока индукция не достигнет значения насыщения (+Bs) сопротивление обмотки остается практически бесконечными напряжение на резисторе R1 равно U R1 0. Когда индукция в дросселе достигнет величины насыщения Bs, сопротивление обмотки Wp1 практически становится равным нулю, и с этого момента все напряжение питания прикладывается к R1. Осциллограммы изменения напряжения на R1 приведены на рис. Аналогичные процессы будут происходить на дросселе II со сдвигом на 180 о |