Авиационные электрические машины

1.1 Конструирование авиационных электрических машин

Самолеты последних лет значительно отличаются от старых по своему внешнему виду. Увеличились их скорость, высотность и грузоподъемность, улучшены взлётно-посадочные характеристики и комфортность. На основе достижении современной техники произведена замена некоторых видов оборудования, например двигателей, пилотажно-навигационных комплексов, средств связи и систем кондиционирования. Усовершенствование самолета и улучшение сто характеристик обусловили рост количества оборудования, а также его усложнение. Все это заставило рассматривать самолет как чрезвычайно сложную систему, элементы которой имеют тесную взаимосвязь и взаимозависимость. Появилась необходимость в системном подходе, который характеризуется как процесс обеспечивания максимальной эффективности путем наиболее правильного распределения функции между входящими подсистемами по заранее установленной общей схеме.

1.
…

1.2 Основные задачи эксплуатации АЭМ

Под эксплуатацией авиационных электрических машин понимается совокупность подготовки машин, использования их по назначению, их технического обслуживания, хранения и транспортировки. Основные задачи эксплуатации — добиться бесперебойной, надежной и качественной работы электрических машин, что обеспечит их наилучшие технико-экономические показатели, повышать надежность их работы. Главная задача эксплуатации — поддерживать авиационные электрические машины в исправном состоянии в течение всего времени эксплуатации, обеспечивая их бесперебойную и экономичную работу. Для осуществления этой задачи необходимо проводить плановое техническое обслуживание, включающее проведение планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний (осмотров).1
При эксплуатации техническое состояние авиационных электрических машин ухудшается из-за износов, поломок, ослабления креплений и так далее.
…

1.3 Условия эксплуатации АЭМ

Авиационные электрические машины работают в специфических условиях, резко отличающихся от тех, в которых работают электрические машины обычного назначения. Этими отличиями являются: высотность; скорость полета; большие дополнительные механические нагрузки от вибраций, ударов и линейных ускорений; жесткие климатические воздействия; изменение положения в пространстве.
Высотность характеризуется параметрами окружающей атмосферы. В общем случае параметры атмосферы зависят не только от геометрической высоты над средним уровнем моря. по и от времени года и места на земной поверхности. Однако для приведения расчетов и испытаний всей аппаратуры к одинаковым условиям пользуются обычно параметрами стандартной атмосферы.
Снижение барометрического давления и плотности воздуха с увеличением высоты отрицательно влияет на работу авиационных электрических машин с воздушным охлаждением, так как эффективность охлаждения резко снижается.
…

1.4 Системы охлаждения АЭМ

Основной задачей при разработке системы охлаждения авиационных электрических машин является обеспечение таких нагревов отдельных частей машины, которые допустимы для примененных конструкционных, магнитных и электроизоляционных материалов. Охлаждение в значительной мере определяет допустимые удельные электрические нагрузки авиационной электрической машины и, следовательно, влияет на ее массу и габариты, поэтому общий прогресс в конструкциях авиационных электрических машин все время сопровождался и совершенствованием систем их охлаждения.
Историю развития систем охлаждения АЭМ можно хорошо проследить на генераторах, которые являются самыми мощными электрическими машинами на самолете. Приводные электродвигатели в этом отношении менее характерны, так как большинство из них имеет кратковременные и повторно-кратковременные режимы работы, и проблемы их охлаждения не стоят так остро даже для сверх звуковых самолетов.
…

1.5 Масса машин

Для авиационных электрических машин их удельная масса, т. е. масса на единицу отдаваемой мощности – кг/кВт; кг/(кВ·А)‚ имеет очень важное, и часто определяющее значение. Массы авиационных электрических машин и электрических машин общепромышленного применения для сравнимых мощностей отличаются на порядок. Такое отличие объясняется рядом факторов, среди которых главными являются: применение в авиационных электрических машинах самых совершенных магнитных, конструкционных и изоляционных материалов, высокие частоты вращения и интенсивные системы охлаждения. Как следствие – относительные стоимости авиационных электрических машин значительно выше. Однако экономически это целесообразно, так как снижение массы авиационных машин, умноженное на тысячи и тысячи километров пути, дает в результате экономию средств, немного превышающую стоимость изготовления этих машин.

Глава 2. Конструкция элементов электрических машин

2.
…

2.2 Коллекторы и контактные кольца АЭМ

В авиационных электрических машинах обычно применяют цилиндрические коллекторы (Рисунок 2.2), которые собраны из медных пластин клинообразного сечения, изолированных друг от друга прокладками .

Рисунок 2.2 – Конструкция коллектора машины постоянного тока на стальном корпусе

В пластинах с торцов АЭМ выполняют выточки, которые придают им форму «ласточкина хвоста». Пластины в авиационных электрических машинах от втулки и нажимного кольца изолируют манжетами, выполненными в виде колец конусной формы, и цилиндром.
Контактные кольца авиационных электрических машин применяют в синхронных и асинхронных электрических машинах с фазным ротором и располагают их на валу (Рисунок 2.3). К кольцам АЭМ присоединяют обмотку ротора. У синхронных авиационных электрических машин устанавливают два кольца, у асинхронных машин — обычно три.
…

2.5 Муфты АЭМ

Для нормальной работы подшипников и самой авиационной электрической машины соединяемые валы электрической машины и приводного механизма должны составлять единый вал. Устройствами АЭМ, которые служат для соединения валов между собой и передачи вращающего момента, являются муфты. Типы муфт по характеру соединяемых валов и компенсационной способности приведены на Рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Виды муфт для соединения валов авиационных электрических машин
а – жесткая фланцевая; б — втулочно-пальцевая; в – упругая с резиновыми пластинами; г – зубчатая; д – переменной жесткости (пружинная); 1, 2 – точки измерения радиального и торцевого биения

Жесткие фланцевые муфты для соединения одноопорного вала авиационной электрической машины снабжены центрирующим выступом, диаметр которого должен быть меньше диаметра заточки второй полумуфты на 0,03—0,08 миллиметра.
…

Глава 3. Материалы, применяемые в электрических машинах

Материалы, применяемые в авиационных электрических машинах, подразделяются на три категории: конструктивные, активные и изоляционные.
Конструктивные материалы АЭМ применяются для изготовления таких деталей и частей авиационной электрической машины, главным назначением которых является восприятие и передача механических нагрузок (валы, станины, подшипниковые щиты и стояки, различные крепежные детали и так далее). В качестве конструктивных материалов в авиационных электрических машинах используется сталь, чугун, цветные металлы и их сплавы, пластмассы. К этим материалам предъявляются требования, общие в машиностроении.
Активные материалы АЭМ подразделяются на проводниковые и магнитные и предназначаются для изготовления активных частей авиационной электрической машины (обмотки и сердечники магнитопроводов).
…