1) Для электрических машин малой мощности и реверсивных применяется радиальный щёткодержатель.
Недостатки:
- сила трения поворачивает щётку в обойме щёткодержателя, что приводит к износу боковой поверхности щётки и «зависанию» щётки.
- Для предотвращения «зависания» зазор между поверхностями коллектора и обоймой щёткодержателя делают минимальным.
2) Для электрических машин большой мощности применяется реактивный щёткодержатель. Опрокидывающий момент в такой щётке отсутствует.
66. Жидкостные системы охлаждения ЭМ ЭЛА
Жидкостные системы охлаждения
1)испарительные
2)конвективные
1)рис 14
жидкость поступает через полый вал и распыляется через спец. Распылители на нагретые детали или узлы. Жидкость, попадая на нагретые поверхности испаряется, оставляя температуру нагретого тела при температуре испарения. Температура испарения зависит от высоты. Необходимо наличие на борту большой массы жидкости. При конструировании такой системы охлаждения необходимо выбирать жидкость и способ доставки его к нагретому телу.
Требования к жидкости:
а) низкая температура испарения
б) низкая температура замерзания
в) высокая теплота парообразования
г) должна быть не таксична
д) должна иметь высокую плотность
е) должна иметь низкую стоимость
ж) некоррозийность
Многим этим требованиям удовлетворяет вода, кроме б) – используется вода со спиртом, но при этом в) уменьшается в 2 раза.
Желательно использовать керосин, но он в своем составе имеет масла, а масло разъедает электроизоляцию, следовательно трудно использовать керосин для охлаждения.
Для улучшения охлаждения водой можно пойти по пути использования воздушной испарительной системы.
Принцип работы такой системы:
ЭМ охлаждается потоком заборпного воздуха, а при высоких температурах в деталях ЭМ в поток воздуха впрыскивается вода. Для такой системы необходима САУ подачи воды.
(Рис 13) Слева в вал подается вода по спец штуцеру, она попадает на лобовые части самолета, испаряется на верх и уносится в воздух.
“+” Высокий коэффициент теплопередачи
температура нагретого тела может быть снижена до температуры испарения жидкости
“-” Необходимо приводить большое кол жидкости, необходимо иметь отдельную САУ охлаждения. Охлаждение авиационного двигателя обычно масляное следовательно имеет 2 системы охлаждения.
67. Масляное охлаждение
Агрессивный состав масла разъединяет изоляцию, что приводит к к.з. обмоток, затем придумали канальное масляное охлаждение(рис 17)
Масло подается справа из спец маслопровода. Сначала охлаждает пакет статора по спиральным каналам, затем поступает слева в полость вала, через спец отверстие подается в первый подшипник, и по спец маслопроводу охлаждает обмотку полюсов ротора, затем к левому подшипнику, и стекает в маслопровод, и выходит в нижний части.
С воздушной испарительной системой m=61кг
С канальным охлаждением m=36кг
68. Масляное распылительное охлаждение
(струйное)
Жидкостная циркуляционная система охлаждения используется не только для охлаждения генераторов, но и для охлаждения других устройств ЭЛА (радиоэлектронная аппаратура с большими потерями больших размеров). Наиболее простое решение в этом случае – прокачка жидкости через внутренние полости радиаторов, на которых крепятся узлы с наибольшими потерями.
Новейшие достижения привели к масляному распылительному охлаждению. В этой системе масло входит в непосредственный контакт с поверхностями тепловыделяющих элементов и обмотками, с пакетами железа, диодами. В качестве хладагента используются специальные разработанные для данных систем масла.
ВНИИНП-5
ВТ-301
Рабочая температура - +1650C
Генератор с такими маслами работает при температуре окружающей среды -60 ÷ +2500C.
Были разработаны специальные материалы для таких генераторов. Для магнитопроводов используют специальную кобальтовую сталь:
49КФ-2-ВИ
Вs=2,4 Тл
Для обмоток используются провода с полиамидной изоляцией:
ПНЭТП – прямоугольный провод
ПНЭТ – круглый провод
Эта изоляция с пропиткой специальной эпоксидной смолы ЭК-1М.
Используются специальные конструктивные материалы:
1) Для корпусных деталей и обмоткодержателей – алюминиевые сплавы.
2) Для вала ступицы, клиньев ротора и бандажных колец - титан.
Эти усовершенствования помогли получить массу генератора с мощностью 60 кВ·А 19 кг .
Коэффициент использования материала: 
Плотность тока статора: iст=40÷45А/мм2
Плотность тока ротора: iр =25÷30А/мм2
Число оборотов увеличивается с n=8000об/мин до n=12000об/мин.
Рис.20 – интегральный генератор – работает с гидроприводом в одном корпусе, следовательно, масло для охлаждения – общее. Масло через жиклеры разбрасывается на лобовые части основной машины. Омывая лобовые части, масло под действием центробежных сил поднимается вверх и попадает на лобовые части статора. Масло испаряется, превращаясь в масляный туман, который осаждается в отстойнике внизу электрической машины.
Температура масла на входе: 1500С
Температура масла на выходе: 1650С
Нагрев топлива определяет верхний нагрев масла.
Температура лобовых частей ротора: 1800С
Температура лобовых частей статора: 2050С
Расход масло: 2,2 л/мин на 1кВт потерь
Однако жидкостная и, особенно, распылительная система охлаждения требует больших затрат.
Авиационный генератор мощностью 30 кВ·А с распылительной масляной системой охлаждения стоит почти в шесть раз дороже, чем такой же генератор с продувом.
Масляная – самая распространенная система охлаждения и она используется для генераторов высотных и современных скоростных самолетов.
Генераторы с масляной струйной системой охлаждения и интегральным приводом мощностью 30÷120 кВ·А используются на таких гражданских и военных самолетах как: АН-72, АН-124, АН-225, ЯК-42М, ТУ-160, ТУ-204, ТУ-334, ИЛ-96-300, МИГ-29, СУ-27.
Если в качестве хладагента использовать топливо, то это топливо – струйная система охлаждения.
Недостаток: ограниченная температура топлива, пожароопасность.
Поэтому используется на военных сверхскоростных самолетах.
Существуют серийные разработки таких генераторов на 30÷60 кВ·А. Топливо проходит в машину непосредственно по пути в авиадвигатель. Такие генераторы используются на: СУ-25, ЯК-38, МИГ-29, МИГ-31.Особо перспективны попытки перевода на природный газ, переохлажденного до – 1550С самолета ТУ-155, для которого разработаны генераторы 30кВ·А с охлаждением жидким пропаном. Пропан – хорошая жидкая смазка для подшипников. Перспективно использовать в качестве топлива и охладителя жидкого водорода.
69. Конструктивные особенности электрических машин с жидкостным охлаждением.
У таких электрических машин в лобовых частях обмоток статора и ротора выполнены специальные щели, через которые проходит вода или масло. В щели вставлены защитные трубки, чтобы вода или масло не касались токоведущих частей. Это увеличивает вылет лобовых частей. (рис 19)
Для охлаждения лобовых частей катушек полюсов используются специальные клинья с полыми отверстиями (например для синхронной электрической машины).
Рис.23(а,б,в) – пример увеличенного теплосъема с лобовых частей.
Рис.23 – пример прохода потока жидкости через обмотку.
70. Узлы подшипников
30% отказов ЭМ ЭЛА происходит за счет подшипников.
Требования к узлу подшипника:
1. Обеспечение точной соосности подшипников и отсутствие угловых перекосов.
2. Соблюдение точной геометрии посадочных мест.
3. Исключение неконтролируемого аксиального распора подшипников.
4. Соблюдение в заданных пределах радиального зазора.
5. Поддержание допустимых температур при всех режимах работы.
6. Обеспечение смазки в процессе работы.
7. Защита смазки от выветривания, пыли и грязи.
8. Удобство проведения необходимых регламентных работ.
Рис. 77 – появление аксиального распора приводит к боковой реакции R, которая приводит к разрушению подшипников.
Рис. 78, 79 – условия работы шарикоподшипников.
Рис 82 – как должен быть закреплен подшипник на валу. Шарикоподшипник должен быть закреплен на валу неподвижно в подшипниковых щитах и неподвижно. На свободном конце вала имеется осевое перемещение
Рис. 83 – детали для закрепления подшипников на валу. Чайки используются круглые с вырезами. Для контовки чаек используют шайбы с отгибными усиками.
Рис. 84 – закрепление подшипников стопорными кольцами для машин малой мощности.
Рис. 85-90 – защита от попадания пыли и грязи.
Рис. 86 – для удержания масла в полости подшипников используются маслосборная резьба.
Литература.
1. Клочков О.Г., Науменко Авиационные электрические машины с интенсивным охлаждением. - М.: Машиностроение, 1977.
2. Исаченко В. П. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981.
3. Поспелов Л. И. Конструкции авиационных электрических машин. - М.: Энергия, 1986.
4. Орлов П. И. Основы конструирования - М.: Машиностроение, Т.1,2, 1977.
5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, Т.1,2,3, 1981-1983.
6. Филиппов И. Ф. Основы теплообмена в электрических машинах - Ленинград: Энергоиздат, 1978.
7. Филиппов И. Ф. Теплообмен в электрических машинах. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1986.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 235.
