15-11-2025
Новицкий Владимир Николаевич
преподаватель КОГПОБУ "Кировский авиационный техникум" г.Киров Кировской области
Особенности изучения электротехнических дисциплин
Кировском авиационном техникуме
Особенности изучения электротехнических дисциплин в Кировском авиационном техникуме связаны со специфическими требованиями к авиационному электрооборудованию
Требования, предъявляемые к авиационному электрооборудованию
К электрооборудованию летательных аппаратов предъявляются требования
минимальной массы;
габаритов;
и стоимости;
технологичности;
удобства и безопасности в эксплуатации.
Особенно высокой должна быть надежность.
Она зависит от климатической, механической и электрической стойкости и устойчивости электроагрегатов.
Стойкость характеризуется способностью материалов и агрегатов, не имеющих подвижных частей, выдерживать эксплуатационные воздействия без изменения своих свойств. Понятие устойчиво¬сти относится к приборам, машинам, механизмам и характеризует не только их стойкость, но и способность сохранять свои номинальные параметры в указанных условиях.
1.1. Климатические требования
С увеличением высоты снижается плотность воздуха, его давление и температура; изменяется влажность. За пределами тропосферы к этим факторам добавляется влияние озона и солнечной радиации.
Влияние изменения давления и плотности воздуха. Снижение плотности воздуха вызывает уменьшение его электрической прочности. В ионизированных слоях атмосферы воздух уже не может быть использован в качестве, диэлектрика. На больших высотах ухудшается процесс гашения электрической дуги, возникающей при размыкании тока, и разрывная способность плавких предо¬хранителей; увеличивается искра на контактах выключателей и коллекторах электрических машин. Снижение плотности воздуха уменьшает его способность отводить тепло.
Для уменьшения влияния указанных воздействий применяют принудительный отвод тепла, в коммутационную и защитную аппаратуру помещают в герметичный корпус, в котором сохраняется нормальное давление.
Высота, на которую рассчитано электрооборудование летательных аппаратов , определяется потолком летательного аппарата. Эта высота обычно достигает 20-30 км.
Влияние влажности. Под абсолютной влажностью подразуме¬вается количество водяного пара в 1 м3 воздуха. Она резко уменьшается начиная с высоты 6 км. Это влечет увеличение трения и износа щеток электрических машин.
Относительной влажностью называется отношение имеющейся абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности, возможной при данной температуре и давлении, выраженное в процентах. Относительная влажность с увеличением температуры возрастает, поэтому при снижении температуры часть парообраз¬ной влаги конденсируется и выпадает в виде росы. Это происходит при быстром наборе высоты. Влага может попасть на агрегаты летательных аппаратов непосредственно из окружающего воздуха. Влага приводит к коррозии металлов и образованию токопроводящих дорожек на электрической изоляции.
Электрооборудование летательных аппаратов должно надежно работать при относительной влажности 95-98%, замеренной при температуре +40°С, а для тропических условий работы - до 100%.
Влияние озона. Оно сказывается на высотах более 12 км. Озон здесь образуется в результате воздействия ультрафиолетовой ра¬диации на кислород воздуха. Будучи сильным окислителем озон делает хрупкими или разрушает материалы органического происхождения, например, натуральные резины. Устойчивость материалов к воздействию озона достигается присадкой антиозонаторов — специальных химических веществ.
Солнечная радиация. Представляет опасность при высотных полетах во время появления пятен на солнце. Защита от такой опасности — снижение высоты полета в указанное время.
1.2. Температурные влияния
Температура электроагрегата зависит от температуры окружающей среды, теплового излучения соседних агрегатов и тепла; выделяемого током, проходящим через электроагрегат. Температура окружающей среды определяется географическими условиями, временем дня и года.
В тропосфере (до высоты 10-15 км) температура убывает в среднем на 6,5оС на 1 км. В стратосфере до высоты 30-35 км температура постоянна и равна —56,5оС, затем повышается и на высоте 50-55 км доходит до 0. Поэтому воздух в малой степени влияет на повышение температуры летательных аппаратов. При большой скорости полета происходит аэродинамический нагрев, который зависит от высоты полета. Например, при скорости 2500 км/ч тем¬пература обшивки достигает + 130° С.
. При повышении температуры ухудшаются свойства диэлектриков. С течение одного полета температура электроагрегата может изменяться в широких пределах. Это влечет изменение свойств материалов, режимов работы агрегатов и образование внутренних напряжений, которые обусловлены температурными колебаниями размеров деталей.
Колебания величины зазоров создают периодические прослабления и натяги, что способствует увеличению трения в подшипниках и разрушению деталей. При снижении температуры густеет смазка, увеличивая сопротивления в механизмах
Типичным требованием к агрегатам авиационного электрооборудования является надежность их работы в диапазоне температур от -60о до + 60о или +80° С. При более высоких температурах окружающей среды требуемый положительный предел повышается и может быть задан до 200-300° С.
Для повышения температурной устойчивости в сопряжениях применяют детали из материалов, у которых минимальна разница температурных коэффициентов расширения.
От внешних источников тепла агрегаты изолируют теплоустойчивыми материалами, помещают в герметические кабины или от¬секи. Для защиты от низких температур агрегаты подогревают.
Агрегаты, нагревающиеся током, охлаждают. Простейшим яв¬ляется естественное охлаждение (конвекция). Для этого корпус агрегата делают из материала хорошо проводящего тепло (дюралюминий), окрашивают в темный цвет, искусственно увеличивают поверхность охлаждения при помощи гофров или ребер на корпусе или делают отверстия в корпусе для вентиляции.
С увеличением высоты полета эффективность естественного теплоотвода падает. Так, на высоте 13 км она становится незначительной, а на высоте 30 км практически прекращается. Для высот до 12-15 км возможно охлаждение встречным потоком воздуха. Но при скоростях, превышающих 1М, воздух поступает настоль¬ко нагретым, что охлаждение им становится невозможным. В этом случае нагревающиеся агрегаты охлаждают при помощи вентиля¬тора, струи воздуха от трубопровода или при помощи протекаю¬щей жидкости, чаще всего масла, которое подается от общей для летательный аппарата системы охлаждения.
Наиболее надежным способом защиты от атмосферных влияний и изменения наружной температуры является размещение агрегатов в герметичных отсеках, салонах, в которых предусмотрено кондиционирование воздуха. Защита от атмосферных воздействий возможна и путем герметизации агрегата — помещения его в спе¬циальный герметический корпус. Современные сетевые и коммутационные аппараты выпускаются пыле и влагонепроницаемыми. Это обозначается буквой Г в шифровке аппарата. Герметичные аппараты разборке и ремонту не подлежат.
1. 3. Динамические воздействия
Агрегаты электрооборудования должны надежно работать неза-висимо от положения в пространстве и возможных динамических воздействий: вибрационных и ударных.
Вибрацией называют длительные, знакопеременные, обычно синусоидальные, колебания. Такие колебания возбуждаются вращающимися частями машин: валами и турбинами авиадвигателей, лопастями винтов, роторами электрических машин и насосов. Вибрация вызывается также нестабильностью процесса горения в авиадвигателях и турбулентностью обтекания воздухом корпуса летательный аппарата. Источником вибраций могут быть и другие летательные аппаратные агрегаты, если они попадают в резонанс с собственной частотой колебаний.
Ударные нагрузки отличаются кратковременностью и большой начальной амплитудой колебаний, которые затухают. Эти нагрузки возникают при взлете и посадке летательных аппаратов; изменении его скорости, направления и высоты полета; стрельбе; отрыве подвесных грузов и ракет; при неспокойной атмосфере.
Динамические воздействия от места их возникновения передаются к электроагрегатам через места их крепления и могут вызвать нарушение работы агрегата, ускоренный его износ, отказы и самоотвинчивание резьбовых соединений.
Агрегаты располагают так, чтобы направление их максимальной динамической устойчивости совпадало с направлением максимальной силы, возникающей при вибрации или ударах.
К оборудованию летательных аппаратов, имеющих мощные турбореактивные двигатели, и сверхзвуковых летательных аппаратов предъявляются также требования устойчивости к звуковым воздействиям.
Для обеспечения динамической устойчивости применяют мате¬риалы, стойкие к вибрации и ударам, и на всех винтовых соединениях предусматривают средства против самоотвинчивания.
В тех случаях, когда требуется снизить динамические усилия, действующие на электроагрегат, применяют амортизаторы. Они имеют упругий элемент, благодаря которому энергия вибраций в течение полупериода действия не успевает полностью передаться на агрегат, так как за импульсом одного знака следует импульс другого. Кроме того, часть энергии вибрации расходуется на преодоление упругости материала. В качестве упругого материала используют резину или пружины.
1.4. Дополнительные требования
Дополнительные требования предъявляются к электроагрегатам, предназначенным для работы в особых условиях.
Взрывобезопасность. Этим свойством должны обладать агрегаты, соприкасающиеся с горючими материалами и их парами, например, двигатели топливных насосов. Такие агрегаты должны иметь герметичное исполнение, исключающее возможность появ¬ления открытой дуги или искры.
Огнестойкость. Агрегаты, работа которых необходима в ава¬рийных условиях (и система электропитания этих агрегатов), должны быть огнестойки. Они должны сохранять свою работоспособность в течение 5 мин при воздействии на их поверхность пламени с температурой 1100° С. Это позволит агрегату при пожаре вы поднять свои функции.
Негорючесть. Это требование предъявляется к изоляционным материалам. Они не должны гореть или по