УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОДДЕРЖКИ СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT ELECTRICITY GENERATION SYSTEM SUPPORTING DEVICE AND METHOD

Область техники
Изобретение относится к устройству для поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата. Изобретение относится также к системе, содержащей такое устройство поддержки, а также к способу поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата.
Уровень техники
Как известно, электрическая компоновка летательного аппарата включает в себя компоновку электрического распределения и систему генерирования электроэнергии. Как правило, каждый тип летательного аппарата имеет специфическую компоновку распределения, адаптированную к его потребностям. Что касается системы генерирования электроэнергии, то она является более стандартной, и ее можно адаптировать к разным типам летательных аппаратов. Эта уже проверенная и сертифицированная в авиации система генерирования электроэнергии позволяет производителю при ее использовании получать существенную экономию в ходе разработке нового летательного аппарата. Как известно, система генерирования электроэнергии содержит генератор, регулятор и контактор, содержащий контакты и привод размыкания/замыкания контактов, управляемый упомянутым регулятором и расположенный между генератором и компоновкой распределения. Такая система генерирования электроэнергии раскрыта, например, в патентной заявке ЕР2482445. Однако некоторых из этих элементов системы генерирования электроэнергии могут быть не совместимыми с новыми поколениями электрического оборудования, в частности, с контактором: действительно, пусковые токи контакторов нового поколения (энергосберегающие контакторы) не совместимы с мощностями по току более старых контакторов. Кроме того, некоторые из этих элементов могут не соответствовать новым нормам или изменениям уровней требований (таких как уровень обеспечения обработки DAL) для использования в летательном аппарате.
Задачи изобретения
Изобретение призвано устранить по меньшей мере некоторые из недостатков известных систем генерирования электроэнергии.
В частности, по меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение призвано предложить устройство поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата, которое обеспечивает совместимость системы с новыми поколениями электрического оборудования, в частности, с энергосберегающими контакторами.
По меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение призвано предложить устройство поддержки существующей системы генерирования электроэнергии, сертифицированной для использования в авиации, без изменения ее работы, но дополненной новыми спецификациями.
По меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение призвано предложить устройство поддержки, которое действует как защита от электрических нарушений работы генератора, таких как перенапряжение или повышение частоты.
Изобретение призвано также предложить систему генерирования электроэнергии, поддерживаемую заявленным устройством поддержки.
По меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение призвано также предложить способ поддержки системы генерирования электроэнергии.
По меньшей мере в одном варианте выполнения изобретение призвано также предложить способ поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата при помощи устройства поддержки, позволяющего предупреждать нарушения в работе системы.
Сущность изобретения
В связи с этим объектом изобретения является устройство поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата, при этом упомянутая система содержит генератор, регулятор и контактор, содержащий контакты и привод размыкания/замыкания контактов, управляемый упомянутым регулятором и расположенный между генератором и компоновкой распределения, при этом устройство поддержки отличается тем, что подключено по меньшей мере к одному источнику питания, отличному от генератора и от регулятора, и тем, что содержит средства замыкания контактора, выполненные с возможностью подсоединения источника питания к приводу контактора для подачи тока, необходимого для замыкания упомянутого контактора.
Таким образом, устройство поддержки выполнено с возможностью получения питания от источника, отличного от генератора и от регулятора.
Под контактором следует понимать любое электрическое устройство, обеспечивающее переключение электрического соединения через привод, при этом электрическое соединение обеспечивают контакты, выполненные с возможностью выдерживать нагрузку тока между генератором и компоновкой распределения.
Таким образом, устройство поддержки в соответствии с изобретением обеспечивает замыкание контактора без внесения изменений в уже существующие устройства генерирования, благодаря подаче тока от упомянутого источника питания. В частности, регулятор сохраняет контроль за размыканием и замыканием контактора. Устройство поддержки позволяет подавать ток, необходимый для замыкания контактора нового поколения, что не всегда может обеспечить регулятор, сертифицированный для уже существующих систем. Таким образом, устройство поддержки в соответствии с изобретением позволяет адаптировать существующие системы к новому электрическому оборудованию.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением средства замыкания контактора содержат первое электрическое реле, содержащее контакты и привод размыкания/замыкания контактов, при этом упомянутые контакты выполнены с возможностью соединения регулятора с приводом контактора, и привод упомянутого реле соединен с источником питания.
Под реле следует понимать любое электрическое устройство, обеспечивающее переключение электрического соединения через привод (например, катушку), при этом электрическое соединение происходит через контакты, например, электромеханическое реле, статическое реле или любой другой управляемый переключатель.
Согласно этому аспекту изобретения, устройство поддержки может разъединять регулятор и привод контактора, чтобы не перегружать по току регулятор во время замыкания контактора, или соединять их, чтобы регулятор мог управлять контактором.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением средства замыкания контактора содержат второе электрическое реле, называемое вторым реле, содержащее контакты и привод размыкания/замыкания контактов, при этом упомянутые контакты выполнены с возможностью соединения источника питания с приводом контактора, и привод упомянутого второго реле соединен с регулятором.
Согласно этому аспекту изобретения, регулятор может соединять источник питания и привод контактора, чтобы источник питания подавал ток, необходимый для замыкания контактора, или разъединять их, чтобы устройство поддержки не мешало соединению между регулятором и приводом контактора.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением первое реле является нормально замкнутым реле, а второе реле является нормально разомкнутым реле.
Под нормально замкнутым реле следует понимать реле, которое находится в замкнутом положении, когда его привод не получает питания. Аналогично, под нормально разомкнутым реле следует понимать реле, которое находится в разомкнутом положении, когда его привод не получает питания.
Согласно этому аспекту изобретения, в случае нарушения в работе устройства поддержки источник его питания отсоединяют от привода реле, а регулятор остается подключенным к приводу реле и может при необходимости разомкнуть упомянутое реле.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением устройство поддержки содержит средства измерения напряжения и частоты вблизи точки регулирования, находящейся между генератором и контактором. Под точкой регулирования следует понимать точку, в которой регулятор измеряет напряжение генератора.
Согласно этому аспекту изобретения, устройство поддержки может измерять напряжение и частоту, а также выполнять роль защиты от электрических нарушений в работе, таких как перенапряжение и повышение частоты электрического генератора. Как правило, известные системы генерирования электроэнергии имеют защиту от перенапряжений на уровне регулятора: таким образом, устройство поддержки выполняет в данном случае роль дополнительной защиты.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением средства измерения выполнены с возможностью измерения напряжения на трех фазах генератора.
Согласно этому аспекту изобретения, устройство поддержки может обнаруживать любое электрическое нарушение работы генератора.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением устройство поддержки содержит по меньшей мере одну электронную плату.
Согласно этому аспекту изобретения, в электронную плату входят различные соединения устройства.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением электронная плата содержит по меньшей мере одну логическую схему.
Согласно этому аспекту изобретения, логическая схема обрабатывает измерения напряжения, поступающие от средств измерения, передает сигналы отсоединения на генератор и принимает сигналы состояния различных элементов системы.
Объектом изобретения является также система генерирования электроэнергии летательного аппарата, содержащая генератор, регулятор и контактор, содержащий контакты и привод размыкания/замыкания контактов, управляемый упомянутым регулятором и расположенный между генератором и компоновкой распределения, отличающаяся тем, что ее поддержку обеспечивает устройство поддержки в соответствии с изобретением.
Объектом изобретения является также способ поддержки системы генерирования электроэнергии летательного аппарата, содержащей генератор, регулятор и контактор, содержащий контакты и привод размыкания/замыкания контактов, управляемый упомянутым регулятором и расположенный между генератором и компоновкой распределения, отличающийся тем, что содержит этап соединения привода контактора с источником питания, отличным от генератора и от регулятора, для подачи тока, необходимого для замыкания упомянутого контактора.
Таким образом, заявленный способ обеспечивает замыкание контактора при помощи тока, поступающего от источника питания устройства поддержки.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением способ содержит этап соединения регулятора с приводом контактора.
Согласно этому аспекту изобретения, способ позволяет регулятору управлять приводом контактора для поддержания контактора замкнутым, благодаря току, выдаваемому регулятором, или для размыкания контактора.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением способ содержит последовательно следующие этапы:
- этап отсоединения регулятора от привода контактора;
- упомянутый этап соединения привода контактора с источником питания, чтобы вызывать замыкание упомянутого контактора;
- этап соединения регулятора с приводом контактора для поддержания контактора замкнутым;
- этап отсоединения привода контактора от источника питания.
Согласно этому аспекту изобретения, для замыкания контактора регулятор отсоединяют от привода контактора, затем источник питания соединяют с приводом контактора для подачи электрического тока, необходимого для его замыкания, затем регулятор подсоединяют к приводу контактора для поддержания контактора замкнутым, и, наконец, источник питания отсоединяют от привода контактора, чтобы регулятор мог управлять контактором. Так происходит нормальное осуществление способа.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением способ поддержки содержит этап контроля неисправности с передачей сигнала разъединения на генератор, при этом упомянутый этап осуществляют, когда регулятор и привод контактора не разъединились после этапа отсоединения регулятора от привода контактора или когда привод контактора и источник питания не разъединились после этапа отсоединения привода контактора от источника питания.
Согласно этому аспекту изобретения, способ учитывает то, что разъединения не происходят в штатном режиме. Если регулятор и привод контактора не разъединились, способ не может осуществляться в нормальном режиме. Если привод контактора и источник питания не разъединились, регулятор не может разомкнуть контактор. В этих двух случаях генератор отключают, чтобы избежать скрытой неисправности системы генерирования электроэнергии. Под скрытой неисправностью следует понимать неисправность, которая не обнаружена при нормальной работе и которую обнаруживают, только когда необходимо применить неисправную функцию. Иначе говоря, речь идет о неисправности, которую невозможно обнаружить, не сделав попытку применения неисправной функции.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением способ поддержки содержит этап контроля неисправности без передачи сигнала отсоединения на генератор, при этом упомянутый этап осуществляют, когда регулятор и привод контактора разъединились до этапа отсоединения регулятора от привода контактора, когда привод контактора и источник питания не соединились после этапа соединения привода контактора с источником питания или когда контактор не замыкается после этапа соединения привода контактора с источником питания.
Согласно этому аспекту изобретения, способ учитывает возможность того, что соединения не происходят в штатном режиме или что контактор не замыкается, несмотря на соединение источника питания с приводом контактора. В этих различных случаях контактор разомкнут, следовательно, генератор не подключен к компоновке питания и, следовательно, не происходит необходимая передача сигнала отсоединения на генератор.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением, этап контроля неисправности без передачи сигнала отсоединения на генератор начинают после заранее определенной выдержки времени, когда контактор не замыкается после этапа соединения привода контактора с источником питания.
Согласно этому аспекту изобретения, в рамках способа поддержки выжидают подтверждения замыкания контактора в течение заранее определенного времени, и если это время превышено, считают, что попытка замыкания не удалась, и начинают этап контроля неисправности без передачи сигнала разъединения на генератор.
Предпочтительно и в соответствии с изобретением способ поддержки содержит этап контроля электрического нарушения работы, во время которого привод контактора отсоединяют от регулятора и от источника питания, при этом упомянутый этап осуществляют, если обнаруживают электрическое нарушение работы, благодаря измерениям напряжения в точке регулирования, находящейся между генератором и контактором.
Согласно этому аспекту изобретения, способ действует как защита от электрических нарушений работы, отсоединяя привод контактора одновременно от источника питания и от регулятора, что приводит к размыканию контактора и, следовательно, к разъединению генератора и компоновки распределения.
Предпочтительно устройство поддержки применяет способ поддержки в соответствии с изобретением.
Предпочтительно способ поддержки в соответствии с изобретением осуществляют при помощи заявленного устройства поддержки.
Объектом изобретения являются также устройство поддержки, система генерирования электроэнергии, способ поддержки, отличающиеся в комбинации наличием всех или части отличительных признаков, раскрытых выше или ниже.
Список фигур
Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематичный вид электрической компоновки летательного аппарата, содержащей устройство поддержки согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 2 - схематичный вид устройства поддержки согласно варианту выполнения изобретения.
Подробное описание варианта выполнения изобретения
На фиг. 1 схематично представлена электрическая компоновка 10 летательного аппарата, содержащая систему 11 генерирования электроэнергии и компоновку 12 распределения. Система 11 генерирования электроэнергии содержит генератор 13 АС 115В или 230В, регулятор 14 и контактор 15, соединяющий генератор 13 с компоновкой 12 распределения. Компоновка 12 распределения обычно содержит главную распределительную шину АС 16 и распределительную шину DC, получающую питание от главной шины через преобразователь АС/DC (не показаны). Устройство 17 поддержки получает сигнал 30, предназначенный для привода контактора 15, поступающий от регулятора 14, и передает сигнал на привод контактора 15. Устройство 17 поддержки получает питание от источника 18 питания, который может подавать в систему 11 ток, необходимый для замыкания контактора при помощи средств замыкания контактора, как показано ниже на фиг.2. Действительно, в этом варианте выполнения регулятор 14 не может обеспечивать ток, необходимый для замыкания контактора 15. С другой стороны, регулятор 14 может обеспечивать ток, необходимый для поддержания контактора 15 замкнутым. Устройство 17 поддержки содержит также средства 20 измерения напряжения и частоты в точке, близкой к точке 19 регулирования (POR), находящейся между генератором 13 и контактором 15 непосредственно перед контактором 15.
На фиг. 2 схематично показано устройство 17 поддержки согласно варианту выполнения изобретения. Устройство 17 поддержки содержит электронную плату 24, а также средства замыкания контактора 15. В этом варианте выполнения эти средства замыкания контактора содержат два реле. Каждое реле содержит контакты и катушку управления размыканием/замыканием. Первое реле 21 является нормально замкнутым реле, контакты 21а которого соединяют привод 23 контактора 15 с регулятором 14 и управляющая катушка 21b которого соединена с источником 18 питания. Второе реле 22 является нормально разомкнутым реле, контакты 22а которого соединяют привод 23 контактора 15 с источником 18 питания и управляющая катушка 22b которого соединена с регулятором 14. Под приводом 23 контактора 15 в данном случае следует понимать катушку, которая принимает командный сигнал для замыкания или размыкания контактора 15. Контактор 15 является нормально разомкнутым контактором, то есть он разомкнут в отсутствие питания своей катушки 23. Устройство 17 принимает также сигнал 25 о состоянии контактора 15. Устройство 17 может выдавать на выходе сигнал 26 в регулятор 14 для запроса отсоединения генератора 13. Устройство 17 подключено к источнику 18 питания, который питает логическую схему 27 электронной платы 24. В этом варианте выполнения источник 18 питания состоит из двух источников 18а и 18b для обеспечения избыточности.
Устройство 17 содержит средства 28а, 28b, 28с измерения напряжения, которые непрерывно измеряют три напряжения фаз генератора 13, близких к точке POR 19. Логическая схема 27 имеет три входа 29а, 29b, 29с, которые принимают эти измерения напряжений 28а, 28b, 28с.
Устройство 17 поддержки действует на привод 23 контактора 15 в соответствии со способом поддержки, который основан на соединениях и разъединениях различных элементов системы 11 генерирования электроэнергии и устройства 17 поддержки. В этом варианте выполнения реле 21 и 22 устройства 17 поддержки позволяют осуществлять соединения и разъединения в соответствии с несколькими этапами.
Способ поддержки для замыкания контактора 15 включает в себя следующие последовательные этапы:
- размыкание первого реле 21 для отсоединения регулятора 14 от привода 23 контактора 15;
- замыкание второго реле 22 для соединения привода 23 контактора 15 с источником 18 питания с целью обеспечения питания привода 23 током, необходимым для его замыкания;
- замыкание первого реле 21 для соединения регулятора 14 с приводом 23 контактора 15, чтобы регулятор 14 поддерживал контактор 15 замкнутым;
- размыкание второго реле 22 для отсоединения привода 23 контактора 15 от источника 18 питания, чтобы регулятор 14 сохранял контроль над размыканием контактора 15 без помех со стороны устройства 17 поддержки.
Этап соединения источника 18 питания с приводом 23 контактора 15 для подачи тока, необходимого для его замыкания, происходит посредством замыкания второго реле 22, управляющая катушка 22b которого соединена с регулятором 14. Поскольку второе реле 22 является нормально разомкнутым, для замыкания второго реле 22 необходим сигнал 30 замыкания, передаваемый регулятором 14: таким образом, контактор 15 не замыкается в отсутствие сигнала 30 от регулятора 14, который сохраняет контроль над управлением контактора 15.
Этап соединения регулятора 14 с приводом 23 контактора 15 происходит при замыкании первого реле 21, управляющая катушка 21b которого соединена с источником 18 питания. Поскольку первое реле 21 является нормально замкнутым, этот этап происходит только в случае, когда первое реле 21 удерживается в разомкнутом положении за счет питания катушки 21b первого реле 21 от источника 18 питания. Таким образом, если источник 18 питания прекращает питать эту катушку 21b, первое реле 21 опять замыкается. Если этот этап следует за этапом соединения источника 18 питания с приводом 23 контактора 15, то он позволяет поддерживать замыкание контактора 15 за счет питания привода 23 контактора 15 при помощи регулятора 14. При этом регулятор 14 сохраняет контроль над контактором 15 и может, в случае необходимости, осуществлять его размыкание (посредством прекращения питания его привода 23).
Эти этапы осуществляются, благодаря питанию катушек реле через источник 18 питания для первого реле 21 и через регулятор 14 для второго реле 22, а также через два выключателя SW1 31 (для первого реле 21) и SW2 32 (для второго реле 22) устройства 17 поддержки, которые замыкают или размыкают цепи, где находятся эти катушки 21b и 22b.
Параллельно этому способу при нормальной работе способ содержит также этапы контроля неисправности или электрического нарушения работы генератора 13.
Этап контроля электрического нарушения работы осуществляют, если генератор 13 обнаруживает электрическое нарушение работы на уровне 3 фаз точки POR 19. При этом устройство 17 размыкает оба реле 21 и 22 для отсоединения привода 23 контактора 15 от регулятора 14 и от источника 18 питания, что приводит к размыканию контактора 15 и, следовательно, к отсоединению генератора 13 от компоновки 12 распределения. Этими нарушениями работы могут быть перенапряжение, падение напряжения, повышение частоты или любое другое нарушение, которое может обнаруживать устройство 17 поддержки при помощи средств 20 измерения напряжения и частоты и которое может потребовать отсоединения генератора 13 от компоновки 12 распределения. Эта защитная функция дополняет защитную функцию, которую уже обеспечивает регулятор 14. Это позволяет улучшить защиту без внесения изменения в поведение регулятора 14 и, следовательно, без изменения его сертификации.
Неисправность может произойти, если одно из реле не ведет себя, как это предусмотрено этапами способа, или если контактор 15 не замыкается после этапа замыкания второго реле 22.
Этап контроля неисправности с передачей сигнала 26 отсоединения на генератор 13 осуществляют в следующих случаях:
- Первое реле 21 «замкнуто с залипанием», то есть не размыкается в результате этапа размыкания первого реле 21: необходимо отсоединить генератор 13, так как устройство 17 поддержки не может обеспечивать защиту от электрических нарушений в работе.
- Второе реле 22 «замкнуто с залипанием», то есть не размыкается в результате этапа размыкания второго реле 22: необходимо отсоединить генератор 13, так как регулятор 14 не может разомкнуть контактор 15.
Этап контроля неисправности без передачи сигнала отсоединения на генератор 13 осуществляют в следующих случаях:
- Первое реле 21 «разомкнуто с залипанием», то есть разомкнуто до этапа размыкания первого реле 21: в этом случае контактор 15 разомкнут, и, следовательно, нет необходимости в отсоединении генератора 13, но способ невозможно осуществлять в режиме нормальной работы.
- Второе реле 22 «разомкнуто с залипанием», то есть не замыкается в результате этапа замыкания второго реле 22: источник 18 питания не может быть соединен с приводом 23 контактора 15, который не может замкнуться, так как регулятор 14 не обладает для этого необходимой мощностью. Поэтому нет необходимости в отсоединении генератора 13, но способ невозможно осуществлять в режиме нормальной работы.
- Контактор 15 не замыкается в результате этапа замыкания второго реле 22: таким образом, контактор 15 остается разомкнутым, поэтому нет необходимости в отсоединении генератора 13, но способ невозможно осуществлять в режиме нормальной работы.
Устройство 17 обнаруживает, когда реле «разомкнуты с залипанием» или «замкнуты с залипанием» благодаря сигналам состояния (не показаны) реле, получаемым устройством 17. Точно так же, получение устройством 17 сигнала 25 состояния контактора 15 позволяет проверить, является контактор 15 разомкнутым или замкнутым.