[Из песочницы] Электричество на самолете
Хочу рассказать читателям Geektimes про электричество на самолете. О том, откуда оно берется, как преобразуется и куда тратится. Описывать всё это я буду на основе самолета CRJ-200. Что касается остальных типов самолетов, то многое похоже, принципы повторяются, разница в нюансах.
Итак, начнем. Вся энергосистема самолет делится на 2 подсистемы: система питания трехфазным переменным током напряжением 115V частотой 400Hz и сиcтема питания постоянным током напряжением 28V. Почему не привычные нам 50Hz? Тут решающую роль сыграло то, что с повышением частоты удалось уменьшить габариты и массу трансформаторов и других электрических машин. А это есть очень хорошо для самолета, так как возить лишние килограммы никому не хочется. Пройдемся по каждой системе.
Система переменного тока
Основными источниками электроэнергии для данной системы являются 2 генератора (IDG — integrated−drive generators), которые установлены на коробке приводов каждого двигателя и приводятся во вращение от вала турбины высокого давления.
Мощность каждого составляет 30kVA. Поскольку обороты реактивного двигателя непостоянны, для того, чтобы на выходе генератора получить стабильную частоту в 400Hz, нужно чтобы вал генератора вращался с постоянным значением оборотов. Для этого внутри генератора установлен механизм, который этим и занимается. На советской технике он назывался привод постоянных оборотов, а здесь CSD — constant speed drive. Он преобразовывает переменную частоту вращения на входе в постоянные 12 000 оборотов в минуту на выходе. На фотографии выше левая часть — CSD, а правая — собственно генератор. Так же предусмотрена возможность отключения генератора от коробки приводов. Отключение может быть как ручное, так и автоматическое. Автоматически генератор отключается в двух случаях: когда температура масла в CSD превысит допустимое значение или когда возникнет очень большой крутящий момент на валу, например, внутри что-то развалится и его заклинит. Ручным отключением пользуются пилоты, если с генератором что-то случается в полёте.
Дополнительным источником переменного тока служит генератор вспомогательной силовой установки (ВСУ — небольшой газотурбинный двигатель, установленный в хвосте самолета). Генератор здесь такой же, как и на двигателе, за исключением того, что он без привода постоянных оборотов. ВСУ в отличие от двигателя всегда вращается с постоянными оборотами, и надобность в нем отпала. Этот генератор может использоваться для питания самолета в воздухе, в случае отказа одного из генераторов, установленных на двигателе. Так же его используют для того, чтобы запитать самолет на земле, когда двигатели не работают.
Аварийным источником переменного тока служит ADG — air driven generator, турбина, которая раскручивается набегающим потоком воздуха.
Выпускается вручную или автоматически, когда становится совсем плохо с электричеством. На одном валу с турбиной стоит генератор, который дает нам 15kVA переменного трехфазного тока 115V 400Hz. От него запитываются только жизненно-важные потребители.
Система постоянного тока
Основными источниками постоянного тока на самолете служат 5 выпрямительный устройств TRU — transformer rectifier units.
Они преобразуют переменный ток 115V 400Hz в постоянный 28V. Максимальный ток, который может выдать такой выпрямитель — 100A. На фотографии можно сравнить, какой толщины провода подходят к выпрямителю, и какой уходят.
Еще одними источниками постоянного тока служат 2 никель-кадмиевых аккумулятора: Main Battery и APU Battery. Main Battery — 24V 17Ah. APU Battery — 24V 43Ah.
Каждый аккумулятор имеет своё зарядное устройство, которое поддерживает аккумулятор в полностью заряженном состоянии.
Наземное питание
Для питания самолета электроэнергией на земле предусмотрено 2 разъема. Один в носу — для подключения переменного тока.
Второй в задней части самолета — для постоянного:
На практике вторым пользуются ну крайне редко. Основным является переменное напряжение, а из него уже можно получить всё остальное.
На этом всё. Если к данной тематике будет интерес, планирую продолжить. В планах рассказать о том, как это всё коммутируется, распределяется и резервируется. А в дальнейшем — кто это всё потребляет и для чего.
