Электрические сети

Бортовые сети можно классифицировать по назначению, роду тока, величине напряжения, количеству фаз, способу передачи и распределения электроэнергии, конфигурации, количеству каналов резервирования и степени защищенности.

По назначению сеть подразделяется на магистральную и распределительную. Магистральная сеть обеспечивает передачу электроэнергии от источников питания к распределительным устройствам, распределительная — от этих устройств к потребителям.

Классификация сетей представлена в смотреть статью под номером 3.1.

В бортовых сетях постоянного и однофазного переменного тока нашли применение однопроводный и двухпроводный способы передачи электроэнергии.

Двухпроводная сеть применяется на самолетах и планерах деревянной конструкции, а также на металлических самолетах специального назначения, где недопустимо возникновение магнитного поля вокруг их планера.

Однопроводная сеть имеет лишь один плюсовый провод, соединяющий потребители с источниками электроэнергии. Функции обратного (минусного) провода выполняет металлический корпус самолета, к которому подсоединяются минусовые клеммы потребителей и источников. Поскольку корпус самолета выполняет функции второго провода, необходимо обеспечить надежную электрическую связь между отдельными агрегатами, деталями корпуса и установленным оборудованием, т. е. создать надежную систему металлизации. Особым требованием к такой сети является тщательная изоляция токоведущих частей, так как при контактировании оголенного плюсового провода с корпусом или при прикосновении к нему человека возможно короткое замыкание и поражение человека электрическим током.

Замена двухпроводной сети однопроводной позволила до 40% снизить массу проводов и других монтажных материалов, а также сократить на 15.20% габариты и массу сетевых устройств. Кроме того, поскольку корпус самолета используется в качестве второго провода и имеет малое сопротивление, потеря напряжения оказывается примерно в два раза меньшей, чем при двухпроводной системе передачи электроэнергии. Указанные преимущества, а также удобства в монтаже и эксплуатации привели к тому, что однопроводные сети стали основным способом передачи постоянного и однофазного переменного токов на современных самолетах.

Трехфазный переменный ток передается двух, трех и четырехпроводными сетями.

При применении двухпроводной сети все однофазные потребители подключаются к линейным проводам. Функции третьего провода выполняет металлический корпус самолета (смотреть статью под номером 3.1, а). Напряжение между линейными проводами и корпусом одинаково по величине и равно линейному напряжению [л, которое в | 3 раза выше, чем в трехпроводной сети. Несмотря на снижение массы проводов примерно на 30%, двухпроводные сети получили ограниченное применение, так как такие сети не обеспечивают питанием потребителей, нуждающихся в фазном напряжении, и характеризуются несимметричными параметрами напряжений и нагрузок изза меньшего сопротивления корпуса по сравнению с сопротивлением проводов сети.

Лишены этих недостатков трех и четырехпроводные сети.

При применении генераторов с якорными обмотками, соединенными по схеме «звезда», трехпроводные сети выполняются с изолированной или с заземленной силовой нейтралью.

На смотреть статью под номером 3.1, б показана схема трехпроводной сети с заземленной нейтралью, которая позволяет подключить потребители как на линейное <УЛ, так и на фазное (Уф напряжения.

Разновидностью такой системы является четырехпроводная сеть. В ней из генератора выведена силовая нейтраль, к которой подсоединяются однофазные и трехфазные потребители, имеющие выведенную нейтраль. Одинаковое сопротивление всех проводов обеспечивает отсутствие асимметрии линейных напряжений и высокую живучесть, так как даже при выходе из строя одного из линейных проводов система продолжает функционировать.

В зависимости от назначения, габаритов самолета и особенностей компоновки потребителей применяются четыре способа распределения электроэнергии: централизованный, децентрализованный, раздельный и комбинированный.

При централизованном способе (смотреть статью под номером 3.2, а) все источники электроэнергии подключены на общую шину ЦРУ. От нее питание к ближайшим потребителям подается непосредственно по фидерам Фь Ф2, Ф„. Благодаря параллельной работе источников тока такая система обладает высокой эластичностью и удобна в эксплуатации, так как в ЦРУ сосредоточена вся необходимая защитная, коммутационная и контрольная аппаратура.

При выходе из строя отдельных генераторов потребители продолжают получать питание за счет резерва мощности работающих источников электроэнергии.

Поскольку система характеризуется большой массой сетевых проводов и недостаточно высокой живучестью, она применяется на пассажирских самолетах местных средних линий.

В децентрализованной системе распределения электроэнергии (смотреть статью под номером 3.2, б) каждый источник тока подключается к ближайшему РУ. Для повышения живучести системы энергоснабжения предусматривается возможность соединения ЦРУ между собой, т. е. превращение системы из децентрализованной в централизованную, чем повышается надежность энергоснабжения.

Близкое расположение ЦРУ к отдельным потребителям или группам потребителей значительно уменьшает массу сети, упрощает ее монтаж и эксплуатацию. Вместе с тем большое количество РУ снижает качество электроэнергии изза неодинакового напряжения на шинах каждого из РУ. Подобная система нашла применение на пассажирских межконтинентальных самолетах.

Раздельный способ распределения электроэнергии характеризуется тем, что каждый источник обслуживает лишь свою группу потребителей. Потребители объединяются в группы по принципу однородности рода тока и требуемой стабильности напряжения и частоты. Невозможность параллельной работы источников питания исключает их взаимное резервирование и рациональное использование располагаемой мощностью, что значительно увеличивает массу сети. Этот способ распределения обычно применяется во вторичных энергосистемах самолетов.

При комбинированном способе оптимально сочетаются преимущества каждого из упомянутых выше способов. Обычно в таких системах питание потребителей постоянного тока осуществляется по схеме централизованного или децентрализованного способа, а потребители переменного тока получают питание раздельно.

По конфигурации сети подразделяются на разомкнутые, замкнутые и комбинированные.

В разомкнутой сети питание осуществляется лишь с одного направления. Поэтому оно обладает малой степенью надежности и живучести, так как повреждение силового провода приводит к обесточиванию потребителей, находящихся за местом повреждения. С целью повышения живучести и надежности энергоснабжения на самолетах с двумя или более источниками тока находят применение разомкнутые системы с резервированием.

При выходе из строя магистральной сети одного из источников потребители автоматически подключаются к работающим. Отличительной особенностью радиальных сетей является простота их расчета, защиты, монтажа и эксплуатации.

В замкнутых системах питание потребителей электроэнергией осуществляется, как минимум, с двух сторон, чем значительно повышается живучесть и эластичность сети. По способу взаимного соединения потребителей они могут подразделяться на сети с двухсторонним или кольцевым питанием. Основным недостатком подобных сетей является сложность расчетов и трудности в обеспечении регулирования напряжений.

Комбинированные системы питания представляют результат компромиссного технического синтеза разомкнутых и замкнутых сетей.

Основу самолетных электросетей составляют провода. При эксплуатации провода находятся в условиях значительных температурных, вибрационных и динамических нагружений, а также подвержены воздействиям повышенной влажности, паров топлива, масел, кислот, щелочей и других агрессивных веществ. Для обеспечения необходимой эластичности и вибрационной стойкости токоведущие жилы изготовляются из большого количества тонких проволок. Материалом для них служит чистая, мягко отожженная медь или алюминий. Провода с алюминиевыми токоведущими жилами примерно в три раза уменьшают массу системы. Их стоимость значительно ниже стоимости проводов с медными жилами. Однако применение алюминиевых проводов усложняет технологический процесс пайки, что вызвано оксидной пленкой на поверхностях проволок. Кроме того, изза большего, чем у меди, электрического сопротивления, алюминиевый провод при прочих равных условиях должен быть большего диаметра, что усложняет монтаж сетей.

В зависимости от назначения авиационные провода подразделяются на агрегатные и бортовые монтажные.

Агрегатные провода, в отличие от монтажных, имеют только один слой изоляции. Монтажные провода выпускаются в широкой номенклатуре: для сетей высокого и низкого напряжений, в обычном и теплостойком исполнениях, экранированные и неэкранированные с нижней температурной границей удовлетворительной работы до —60° С. Их изоляционный слой выполнен в виде двух слоев: изоляционного и защитного, который обеспечивает химическую и тепловую защиту токоведущих элементов; Для уменьшен ния влияния радиопомех на работу бортового оборудования ис* пользуются провода с экранированной медной оплеткой или, так называемые, экранированные провода.

Для упрощения монтажных работ и распознавания принадлежности того или иного провода к определенной системе они имеют цветовую маркировку оплетки. Принято, что проводами с голубой оплеткой монтируются системы радиооборудования, с желтой — системы переменного тока, с белой — остальные системы.

Наиболее широкое применение для монтажа самолетных систем в отсеках, где температурный режим не превышает +90° С, получили провода типа БПВЛ. Из этой серии выделяются несколько разновидностей: БПВЛА — с алюминиевой токоведущей жилой, БПВЛТ — в тропическом исполнении. В случае экранированной оплетки к маркировке проводов добавляется буква Э.

К группе теплостойких проводов относятся, например, провода серии ПТЛ. Они обеспечивают работу сетей постоянного и переменного тока с рабочим напряжением до 250 В и температурой до 250 °С.

Тенденция к повышению качества изоляции, повышенные требования к ее устойчивости против внешних воздействий, пожарной безопасности и улучшению гибкости приводят к необходимости замены проводов типа БПВЛ на другие.

В последнее время выпускаются провода серии БПДО (бортовой провод с двухслойной изоляцией облуженный), БИФ (с жилами из медных посеребренных проволок из сплава БРХЦРК и полиамиднофторопластовой изоляцией), БИН (бортовой провод износонагревостойкий), КВСК (трехжильный кабель в лакированной оболочке), БСА (теплостойкий провод с жилами из медного сплава и нержавеющей стали), БПГРЛ (износоустойчивый провод с изоляцией из кремнеорганической резины в защитной лакированной оплетке) и др.

Для сокращения трудоемкости и цикла монтажных работ в цехах агрегатной и окончательной сборки самолетов большинство проводов собирается в жгуты на специальных пространственных и плоских плазах. Жгутам и входящим в них проводам присваиваются буквенноцифровые индексы, что позволяет определить принадлежность жгутов к системе и принадлежность каждого провода к определенному фидеру по схеме.