- •Содержание
- •1 Оформление конструкторско-технической документации и Основные этапы проектировании электрооборудования
- •1. 1. Межгосударственные стандарты ескд, нормы и правила разработки технической документации
- •1. 2. Основные этапы проектировании электрооборудования
- •1. 3. Правила оформления текстовых документов
- •1. 4. Оформление графической документации
- •1. 5. Классификация электрических схем
- •5. Технологическая документация (тд)
- •2. Обобщенные задачи проектирования электрооборудования летательных аппаратов
- •2.1. Техническое задание на проектирование
- •2.2. Этапы проектирования
- •2.3. Характеристика условий эксплуатации элементов эла
- •2.4.. Методы защиты от внешних воздействий
- •2. Влияние влажности.
- •2.5. Специальные требования к эла
- •2.6. Организация процесса проектирования
- •2.7. Номенклатура конструкторской документации (кд) по гост2.102-68 (ст сэв 4768-84)
- •2.8. Испытания опытного образца. Опытное производство
- •2.9. Запуск в производство и снятие изделия с производства
- •Контрольные вопросы
- •3. Порядок проектирования электрооборудования самолетов
- •3. 1. Состав бортового оборудования летательных аппаратов
- •3. 2. Обобщенная методика проектирования электрооборудования летательных аппаратов
- •3.2 Общий порядок проектирования электрооборудования самолетов
- •3. 3. Проработка задания и требований заказчика
- •3. 4. Дестабилизирующие факторы, влияющие на работу электрооборудования летательного аппарата
- •3. 5. Специальные требования к ла
- •3. 6. Разработка эскизного проекта
- •3.7. Оборудование макета самолета
- •3.8. Рабочее проектирование
- •3. 9. Лабораторные испытания электрооборудования
- •Контрольные вопросы
- •4. Проектирование электрических сетей самолетов
- •4. 1. Основные параметры систем электроснабжения летательных аппаратов.
- •4. 2. Назначение и основные элементы электрических сетей
- •4. 3. Основные технические требования к электрическим сетям
- •4. 4. Методика расчета электрических сетей самолетов
- •4. 5. Общие положения расчета авиационных электросетей
- •I. Тепловые расчеты.
- •II. Электрические расчеты.
- •III. Специальные расчеты.
- •4. 6. Теплоотдача в условиях самолета
- •4. 7. Тепловой расчет электрических сетей
- •4. 8. Расчет на потерю напряжения разомкнутых электросетей
- •1. Простая разомкнутая сеть с одной сосредоточенной нагрузкой
- •2. Простая разомкнутая сеть с равномерно распределенной
- •4. 9. Расчет на потерю напряжения замкнутых электросетей
- •Контрольные вопросы
- •5. Обеспечение надежности при проектировании электрооборудования
- •5.1. Обеспечение надежности схем
- •5.2. Условия работы
- •5.3. Надежность производства
- •5.4. Изготовление и сборка
- •5.5. Надежность и резервирование
- •5.5.1. Методы резервирования.
- •5.6. Надежность и анализ отказов и аварийных режимов
- •5.7. Повышение надежности систем электропитания агрегатов, в состав которых входят эвм, при неисправностях первичной сети
- •Контрольные вопросы
- •Дайте определение понятия надежности.
- •Список литературы
- •Проектирование электрооборудования летательных аппаратов
- •450000, Уфа – центр, ул.К. Маркса, 12
I. Тепловые расчеты.
1. Расчет в зависимости от режима работы провода.
2. Расчет различных видов проводов (оголенных и изолированных, одиночных и в жгуте, трубчатых и пленочных, медных и алюминиевых).
3. Расчет с учетом вида прокладки и способа охлаждения провода (при открытой прокладке и в коробе, в герметической кабине и вне ее, при естественном охлаждении и при продуве и т. д.).
4. Расчет проводов с учетом высоты и скорости полета самолета.
II. Электрические расчеты.
1. Расчет по допустимой потере напряжения.
2. Расчет токораспределения в номинальном режиме.
3. Расчет токов короткого замыкания.
III. Специальные расчеты.
1. Расчет магистральной сети с учетом параллельной работы авиационных генераторов.
2. Расчет по эксплуатационной выгодной плотности тока и потере напряжения.
3. Расчет на минимум полетного веса электросети. Основные положения расчета электросетей сводятся к следующему.
1. Конфигурация электросети, тип и сечения проводов должны обеспечить максимальную надежность и живучесть электросистемы.
2. Вес сети должен быть минимальным.
3. Коэффициент загрузки проводов должен быть максимально возможным из условия допустимых норм нагрева и потерь напряжения в проводах.
4. Сечения проводов должны выбираться с учетом вольтамперных характеристик источников и потребителей электроэнергии.
5. Минимальные сечения проводов должны ограничиваться необходимой механической прочностью при монтаже и эксплуатации:
при одиночной прокладке – S > 0,75 мм2,
при прокладке в жгуте – S > 0,50 мм2,
при монтаже на пультах – S > 0,35 мм2.
6. Расчет на потерю напряжения магистральных сетей и мощных фидеров необходимо вести с учетом падения напряжения в переходных контактах.
7. При однопроводном способе передачи электроэнергии пренебрегают потерей напряжения в металлическом корпусе, служащем обратным проводом, а положительный провод рассчитывают на полную потерю напряжения ∆U+=∆Uдоп.уст
8. При двухпроводном способе передачи электроэнергии считают одинаковым распределение потерь напряжения между прямым и обратным проводами
∆U+ = ∆U- = ∆Uдоп/2 = Uист - Uпот
9. Расчет мощных магистральных электросетей ведется не только на потерю напряжения, но и на потерю мощности.
10. Расчет электросетей с несколькими генераторами ведется с учетом параллельной работы генераторов.
11. Параметры, необходимые для расчета электросетей, получают при проектировании электрооборудования самолета или могут быть взяты как средне-статистические.
4. 6. Теплоотдача в условиях самолета
В основу тепловых расчетов проводов положена теория нагрева и охлаждения однородных тел с одномерным распространением тепла.
Уравнение энергетического баланса в дифференциальном виде запишется
I 2 Rdt = cGпрdτ + Qрас
при этом подведенное к проводу тепло I 2 Rdt частично поглощается проводом (cGпрdτ), а остальная часть (Qpac) рассеивается в окружающую среду.
Тепловая энергия рассеивается в окружающую среду за счет теплопроводности QT, конвекции QK и лучеиспускания QЛ:
Qpас = Qt + Qk + Qл .
Количество тепла, рассеиваемое за счет теплопроводности, т. е. путем непосредственного соприкосновения между проводом и окружающей средой, описывается уравнением Фурье; оно пропорционально градиенту температуры по радиусу проводника dτ/dr, времени dt, поверхности проводника Н = π dl и зависит от коэффициента теплопроводности λ
QT=-λπdl(dτ/dr)dt.
Коэффициент теплопроводности λ(ккал/м2 час °С) характеризует способность вещества проводить тепло через единицу площади в единицу времени при единичном перепаде температур и зависит от структуры, объемного веса, влажности, давления и температуры вещества. Для большинства материалов λ линейно зависит от температуры. Для металлов коэффициент теплопроводности имеет довольно большие значения (λСu = 340 и λА1 = 180), но для воздуха, даже в наземных условиях, незначителен (λв = 2,21· 10-2). Значения λ указаны в принятых размерностях.
Количество тепла, рассеиваемое конвективным путем, т. е. обусловленное отводом тепла за счет перемещения масс газа, которые омывают провод, описывается уравнением Ньютона; оно пропорционально поверхности проводника H = πdl, перепаду температур τ, времени dt и зависит от коэффициента теплоотдачи конвекцией kK:
QK = kk π dlτdt .
Коэффициент теплоотдачи конвекции kK (ккал/м2 час °С) характеризует способность проводника отдавать тепло с единицы поверхности в единицу времени при единичном перепаде температур и зависит от формы и размеров проводника, физических параметров окружающей среды, перепада температур между проводником и окружающей средой, высоты и скорости полета самолета и других факторов.
Теоретическое определение коэффициента конвекции в условиях полета самолета не представляется возможным, поэтому прибегают к эмпирическому его определению на основе теории подобия.
Согласно теории подобия экспериментальные данные, полученные для одного процесса, могут быть применены для расчета других процессов, у которых одинаковые критерии (инварианты) подобия. Критерии подобия – это безразмерные комплексы, составленные из физических величин, характеризующих рассматриваемое явление.
Условием теплового подобия является выполнение критериев Фурье – Fo, Рейнольдса – Re, Прандатля – Рг, Нуссельта – Nu и Грасгофа – Gr. Все эти критерии связываются между собой критериальным уравнением, а так как в критерий Нуссельта входит коэффициент конвекции kK, то последний находится из критериального уравнения.
Согласно исследованиям академика М. А. Михеева при естественной конвекции с цилиндрических проводов диаметром 0,015 ÷ 245 мм и давлении газа в пределах 0,03 – 70 атм критериальное уравнение представляется в виде степенной функции вида
Nu = c(PrGr)n ,
где с и n – коэффициенты, зависящие от величины критерия Рг. Для обычных авиационных проводов БПВЛ критерий Прандатля находится в пределах Рг = 0,728 – 0,691, что дает право положить с = 0,54, n = 0,25. Тогда, раскрывая критерии Nu и Gr и беря за определяющий линейный размер диаметр провода, определяют коэффициент конвекции:
kk = 654·10-4λ(γ/μ)0,5(τ/d)0,25 .
Отсюда тепло, рассеиваемое конвективным путем, зависит от физических параметров воздуха λ, γ, μ, перепада температур между проводом и воздухом и диаметра провода d.
Количество тепла, рассеиваемое за счет лучеиспускания, т. е, путем потери лучистой энергии в виде электромагнитных колебаний с длиной волны от долей микрона до многих километров, описывается уравнением Больцмана; оно пропорционально абсолютной температуре провода в четвертой степени T 4, поверхности провода H = πdl, времени dt и зависит от степени черноты поверхности проводника ε:
Qл=4,9 ε((TПР/100)4-(Tcp/100)4)πdl / dt .
Рис. 4. 2. Зависимость теплоотдачи провода конвективным путем Qк и лучеиспусканием Qл от высоты полета H
Степень черноты тела показывает, какую часть энергии излучает данное тело по отношению к абсолютно черному телу, которое само излучает 4,9 ккал/м2час °К. Так, для алюминия ε = 0,11 – 0,19, для меди ε = 0,57 – 0,87, для провода БПВЛ ε = 0,91 – -0,92. Если пренебречь незначительной потерей тепла за счет теплопроводности (QT = 0), то рассеиваемое проводником тепло определится
Qpac = kHτdt,
где .
Под k понимается общий коэффициент теплоотдачи, который в обычных условиях составляет k = 7 ÷ 14 ккал/м2 час °С.
На рис. 4. 2. представлены кривые изменения конвекции и лучеиспускания с высотой полета самолета, построенные по выведенному уравнению.
Как видно, с увеличением высоты полета увеличивается лучеиспускание и уже на высоте порядка 20 км при сечении провода 0,5 мм2 лучеиспускание и конвекция равнозначны, а при сечении 95 мм2 это равенство наступает на высоте 10 км.
Существенное отличие лучистого теплообмена от теплопроводности и конвекции заключается в том, что процессы лучеиспускания могут происходить в системах тел при отсутствии промежуточной среды и при наличии термодинамического равновесия, и в этом смысле лучеиспускание не зависит от наличия и состояния промежуточной среды.
На больших высотах решающее значение в рассеивании тепла принадлежит лучеиспусканию.