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飞机直流电源.
整流式直流发电机
6
飞 机 电 源 系 统
整流式直流发电机供电
7
飞 机 电 源 系 统
直流发电机的电压调节
振动式调压器
8
飞 机 电 源 系 统
晶体管调压器
9
飞 机 电 源 系 统
炭片调压器
10
飞 机 电 源 系 统
直流发电机的并联运行
直流发电机与蓄电池的并联运行
I I a Ib
11
飞 机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
第3章
飞机直流电源
1
飞 机 电 源 系 统
直流发电机—结构
2
飞 机 电 源 系 统
3
飞 机 电 源 系 统
励磁方式
定子磁极上的励磁线圈中通入直流电将 会产生恒定磁场
4
飞 机 电 源 系 统
直流启动发电机
5
直流 交流发电机 （DC alternator） 飞
机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
英文缩写
脉冲调宽式——PWM
发电机励磁控制继电器——GCR 发电机断路器 ——GB 发电机接触器——GC 发电机控制断路器——GCB 汇流条连接断路器 ——BTB 外电源接触器 ——EPC
30
飞 机 电 源 系 统
3．在电源系统设备中的故障保护反延时故 障保护： A．过压/欠压 B．过激磁/欠激磁 C．过电压、过激磁 D．欠电压，欠激磁 4、电源系统中对短路故障的保护采用 A．固定延时 B．反延时 C．立即动作 D．随机延时
31
飞 机 电 源 系 统
5.简述有刷直流发电机、直流起动发电机和整流式 直流发电机的结构及特点。 6. 振动式调压器由哪几部分组成？有什么特点？ 7. 晶体管调压器与振动式调压器有什么异同之处？ 分析各自的优缺点。 8. 简述炭片调压器的组成和工作原理，当炭柱上的 压力不足时，会出现什么问题？ 9. 分析直流发电机与蓄电池并联运行时，蓄电池对 电网电压的平波作用和镇定作用。 10.直流发电机可以并联供电条件？并联后负载均衡 分配的条件？ 11.什么是反流故障？有什么危害？分析电磁式反流 保护器的组成和保护原理.
6
飞 机 电 源 系 统
整流式直流发电机供电
7
飞 机 电 源 系 统
直流发电机的电压调节
振动式调压器
8
飞 机 电 源 系 统
晶体管调压器
9
飞 机 电 源 系 统
炭片调压器
10
飞 机 电 源 系 统
直流发电机的并联运行
直流发电机与蓄电池的并联运行
I I a Ib
11
飞 机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
第3章
飞机直流电源
1
飞 机 电 源 系 统
直流发电机—结构
2
飞 机 电 源 系 统
3
飞 机 电 源 系 统
励磁方式
定子磁极上的励磁线圈中通入直流电将 会产生恒定磁场
4
飞 机 电 源 系 统
直流启动发电机
5
直流 交流发电机 （DC alternator） 飞
机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
英文缩写
脉冲调宽式——PWM
发电机励磁控制继电器——GCR 发电机断路器 ——GB 发电机接触器——GC 发电机控制断路器——GCB 汇流条连接断路器 ——BTB 外电源接触器 ——EPC
30
飞 机 电 源 系 统
3．在电源系统设备中的故障保护反延时故 障保护： A．过压/欠压 B．过激磁/欠激磁 C．过电压、过激磁 D．欠电压，欠激磁 4、电源系统中对短路故障的保护采用 A．固定延时 B．反延时 C．立即动作 D．随机延时
31
飞 机 电 源 系 统
5.简述有刷直流发电机、直流起动发电机和整流式 直流发电机的结构及特点。 6. 振动式调压器由哪几部分组成？有什么特点？ 7. 晶体管调压器与振动式调压器有什么异同之处？ 分析各自的优缺点。 8. 简述炭片调压器的组成和工作原理，当炭柱上的 压力不足时，会出现什么问题？ 9. 分析直流发电机与蓄电池并联运行时，蓄电池对 电网电压的平波作用和镇定作用。 10.直流发电机可以并联供电条件？并联后负载均衡 分配的条件？ 11.什么是反流故障？有什么危害？分析电磁式反流 保护器的组成和保护原理.
飞机电气系统 第二章 飞机直流供电系统
1.35
1.2
75～85 6个月，容
1.1 碱性 15～40
量降25%～
40%
锌银 1.6～ 电池 1.8
1.4
1.3
碱性
60～ 160
6个月，容
>95 量降15%～
25%
22
§2-2飞机直流发 电机
23
飞机直流发电机的功用
➢将机械能转换为直流电能。 ➢是中、小型飞机的主电源。
24
一、直流发电机的主要组成 (DC generator)
发电机励磁磁场减弱
发电机输出电压降低
恢复到额定值
52
注意事项
➢ 1、炭片调压器只能相对地使发电机 电压恒定，而不能绝对地将电压保 持在某一数值。
➢ 2、上述调节过程只有当发电机转速 在正常工作范围内和发电机的负载 不超过额定值时才能发生。
53
晶体管电压调节器
54
晶体管电压调节器
55
晶体管电压调节器
➢ 额定容量为3、6、9、12和 18kW
➢ 6kW及其以上者有直流发电机 和直流起动发电机两种
28
二、直流发电机工作原理
➢ 线圈切割磁力线产生交变电动势 ➢ 利用整流子把交变电动势变为脉动电动势 ➢ 增加线圈匝数和整流片片数，可得较大、较平
稳的直流电动势 E = KEΦn
29
直流发电机的基本工作原理
3 起动 3 次后间歇 30min
2.84
2062
2.02
14.4
-55 ～+121
43
§2-3 直流发电机的电 压调节
44
引言
U = KEΦn - I R
发电机 端电压
负载 发电机 电流 电枢电阻
飞机电源系统
飞机电源系统现代飞机战术技术水平在迅速地发展和提高，为了完成复杂的飞行任务并保证飞行安全，需要装配大量先进机载设备。
在飞机上，航空发动机是机械能源，称为一次能源，向机载设备提供的能源称为二次能源。
二次能源主要有液压能、气压能和电能。
由于电能易于输送、分配、变换和控制，绝大部分机载设备采用电能工作。
随着电气技术水平的提高，国外正在研制“全电飞机”，它将用电能全部取代飞机液压能和气压能。
飞机上用来产生电能的设备组合（电源及其调节、控制和保护设备）称为飞机电源系统，电源系统中有主电源、辅助电源、应急电源和二次电源，飞机上用来传输、分配、转换和控制电能的导线和设备按一定方式组合起来，称为飞机配电系统或飞机电网。
飞机电网主要由传输电能的导线和电缆、防止导线和设备受短路或超载危害的保护装置、配电装置、电源、用电设备的控制和转换装置及电源检查仪表等组成。
电源系统与配电系统总称为飞机供电系统。
依靠电能工作的设备称为用电设备，供电系统与用电设备总称为飞机电力系统。
飞机主电源由发电机及其传动、调节、控制、保护装置等组成，向正常飞行的飞机用电设备供电。
主电源不工作时由辅助电源或地面电源供电。
常用的辅助电源是航空蓄电池或辅助动力装置驱动的发电机。
在飞行中主电源一旦发生故障不能正常供电时，由应急电源供电。
常用的应急电源有航空蓄电池和风动涡轮发电机。
二次能源（以下简称次电源）是将主电源一种型式的电能转变为不同电压、不同电流和不同质量电能的设备，以满足不同用电设备对不同形式电能的要求。
电源和混合电源。
混合电源就是同时采用两种主电源。
各种电源与其调节、控制、保护装置及电网一起组成供电系统。
这些供电系统在飞机发展的不同时期都发挥了它们的作用。
同时在使用中也看出了它们的优缺点。
因此，随着飞机的发展各国都在改进和研制较理想的供电系统。
一、低压直流供电系统（一）低压直流供电系统的优点在飞机发明后的半个世纪里，低压直流供电系统一直充当飞机主电源是因为它有突出的优点：1. 容易实现多台发电机与蓄电池的并联供电，保证不中断供电，供电安全可靠。
飞机电源系统课件
。
电源控制板
控制电源的参数，使电 源系统适应不同的飞行
状态和用电需求。
电源保护装置
保护电源系统免受故障 影响，防止因故障导致 电源系统损坏或飞机安
全事故。
03
CHAPTER
飞机电源系统的特性与性能 指标
电源系统的特性
独立性
高效性
飞机电源系统应具备独立性，即使在飞机 其他系统出现故障的情况下，仍能保持正 常供电。
通过调节励磁电流或转子电流，控制输出电 压和频率。
配电系统工作原理
根据用电设备的需要，将电能进行合理的分 配。
电源保护装置工作原理
通过检测电流、电压等参数，在出现故障时 切断电源或报警。
电源系统的关键部件
发电机
作为电源系统的核心部 件，其性能直接影响整
个电源系统的性能。
配电系统
负责合理分配电能，保 证用电设备的正常运行
A 输出电压和频率
电源系统的输出电压和频率应符合 国际标准，以保证与飞机上其他设
备的兼容性。
B
C
D
启动性能
电源系统应能在各种极端条件下快速启动 ，并保持稳定运行。
能源效率
电源系统的能源效率是衡量其性能的重要 指标，高效率的电源系统可以降低能源消 耗和减少对环境的影响。
电源系统的安全与可靠性
过载保护
电源系统应具备过载保护功能，当输出电流超过允许值时 ，能够自动切断电源或降低输出功率。
短路保护
当电源系统发生短路时，应能迅速切断电源或降低输出电 压，以防止设备损坏和火灾事故。
接地保护
为了防止触电事故，电源系统应采用接地保护措施，确保 设备外壳与大地相连。
故障诊断与处理
电源系统应具备故障诊断与处理功能，当发生故障时，能 够自动检测、定位和隔离故障，并采取相应的措施，如切 换到备用电源或发出警报提示。
电源控制板
控制电源的参数，使电 源系统适应不同的飞行
状态和用电需求。
电源保护装置
保护电源系统免受故障 影响，防止因故障导致 电源系统损坏或飞机安
全事故。
03
CHAPTER
飞机电源系统的特性与性能 指标
电源系统的特性
独立性
高效性
飞机电源系统应具备独立性，即使在飞机 其他系统出现故障的情况下，仍能保持正 常供电。
通过调节励磁电流或转子电流，控制输出电 压和频率。
配电系统工作原理
根据用电设备的需要，将电能进行合理的分 配。
电源保护装置工作原理
通过检测电流、电压等参数，在出现故障时 切断电源或报警。
电源系统的关键部件
发电机
作为电源系统的核心部 件，其性能直接影响整
个电源系统的性能。
配电系统
负责合理分配电能，保 证用电设备的正常运行
A 输出电压和频率
电源系统的输出电压和频率应符合 国际标准，以保证与飞机上其他设
备的兼容性。
B
C
D
启动性能
电源系统应能在各种极端条件下快速启动 ，并保持稳定运行。
能源效率
电源系统的能源效率是衡量其性能的重要 指标，高效率的电源系统可以降低能源消 耗和减少对环境的影响。
电源系统的安全与可靠性
过载保护
电源系统应具备过载保护功能，当输出电流超过允许值时 ，能够自动切断电源或降低输出功率。
短路保护
当电源系统发生短路时，应能迅速切断电源或降低输出电 压，以防止设备损坏和火灾事故。
接地保护
为了防止触电事故，电源系统应采用接地保护措施，确保 设备外壳与大地相连。
故障诊断与处理
电源系统应具备故障诊断与处理功能，当发生故障时，能 够自动检测、定位和隔离故障，并采取相应的措施，如切 换到备用电源或发出警报提示。
飞机电源系统
变速恒频电源系统的供电质量比恒速恒频系统好得多
六．270伏高压直流电源系统
1．2
飞机电源系统的特点
1．低压直流电源系统存在的缺点
（1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也在增大。 （2）飞行高度和速度的不断提高，使低压直流电源系统的工作条 件恶化 （3）功率变换设备复杂、效率低。
2．飞机交流电源系统的主要优点
2．3 直流发电机与蓄电池的并联运行
在装有单台发电机电源系统的飞机上，发电机常和蓄电池并联 运行。发电机正常工作时，向蓄电池充电，保证蓄电池储备充 足的电能。发电机停车或发生故障不能发电时，由蓄电池向负 载供电，不会发生供电中断的现象。 (连续浮充制供电方式）
一．发电机与蓄电池并联工作时的负载分配
D2 C
R11 R12
A1
Ui
D1
+ A2 Uo
W U g R5 DW1
R10
DW2
T1 R13
R-
R2
DW3
NB-200 BUS1 NB1 B
NB-200 NB2 BUS2
NB3 CJ
NB-400 CJ A
B A T
G1
G2
航空发 动机
n1 恒装输 入转速 变量泵
差动游 星齿轮 n12 定量马达 液压马 达转速
（二）按其重要程度分
1关键设备或最重要设备 ：采用4余度供电 2重要设备 ：采用3余度供电方式 3通用设备及厨房设备 ：通常由主电源供电，故障时若主 电源容量不够，可以人工或自动卸去一些次要负载
三．飞机电源系统的发展概况 （机主电源系统的 特点及安装容量的发展 ）
安装 容量 KW或 KVA 350 300 250 200 150 100 50 0 3 Y-5 36 60 Y-7 B737-400 B707 AH-24 MD-82 B757 B747-400 B767 80 120 180 直 交 流 流 电 电 360
飞机直流电源
D．延时时间固定
30
飞
3．在电源系统设备中的故障保护反延时故 障保护：
机
A．过压/欠压 B．过激磁/欠激磁
电
C．过电压、过激磁
源
D．欠电压，欠激磁 4、电源系统中对短路故障的保护采用
系
A．固定延时
统
B．反延时 C．立即动作
D．随机延时
31
飞 5.简述有刷直流发电机、直流起动发电机和整流式 直流发电机的结构及特点。
机 6. 振动式调压器由哪几部分组成？有什么特点？ 7. 晶体管调压器与振动式调压器有什么异同之处？
电 分析各自的优缺点。 源 8. 简述炭片调压器的组成和工作原理，当炭柱上的
压力不足时，会出现什么问题？
系 9. 分析直流发电机与蓄电池并联运行时，蓄电池对 电网电压的平波作用和镇定作用。
统 10.直流发电机可以并联供电条件？并联后负载均衡 分配的条件？ 11.什么是反流故障？有什么危害？分析电磁式反流 保护器的组成和保护原理.
飞
机 电
第3章
源 系
飞机直流电源
统
1
飞 直流发电机—结构 机 电 源 系 统
2
飞 机 电 源 系 统
3
飞 励磁方式 机 电 源 系 统 定子磁极上的励磁线圈中通入直流电将
会产生恒定磁场
4
飞 直流启动发电机 机 电 源 系 统
5
飞 直流-交流发电机（DC alternator）
机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
开关磁阻发电机的一般构成示意图
29
练习
飞 1、在发电机的故障保护装置中设置延时的目
机 的是（）。 A．防止损坏负载
电
B．防止误动作
飞机直流电源系统监控系统设计
3.飞机直流电源系统监测系统电路仿真，硬件电路原理图制作，PCB板制作。（14天）
4.软件编程调试。（10天）
5.撰写结题报告。（3天）
5.答辩。（1天）
航空电气综合课程设计任务书
一、设计题目
飞机直流电源系统监控系统设计
二、题目简介
飞机直流电源系统是早期飞机中广泛使用的一种电源系统，一般为28VDC。由于飞机直流发电机工作转速范围宽，为了使输出电压保持在技术要求规定的范围内，必须设置电压调节器，通过改变发电机的励磁电流来调节输出电压。基于此，本课题目的是设计一飞机电源系统电压、电流等状态信息采集系统，实现对飞机直流电源系统的实时数据采集。
1.编写详细的设计说明书
说明书中至少包含以下内容：
（1）、关于飞机直流电源系统的原理性描述；
（2）、飞机直流电源系统监测系统的设计方案及说明；
（3）、监测系统的硬件设计电路，附硬件设计电路图；
（4）、如果采用单片机为监测核心，需给出软件编程；
（5）、飞机直流电源系统监测系统的硬件调试.
（6）、参考文献
设计采集参数的调理电路，目的是实现被采集参数转换为单片机、采集板卡等可以接收的数据。
3）被测参数的数字化
根据步骤2）所选择的监测系统设计方案，将被测参数数字化。
4）飞机直流电源系统监测系统的软件编程
基于所选方监测系统电路硬件调试。
四、要求的设计（调查/论文）成果
2.绘制本课题设计的硬件设计电路原理图，PCB图纸
3.硬件电路所需元器件列表
4.所需元器件采购及PCB板制作，完成电路板焊接
5.硬件调试，完成开关电源电路设计
五、进程安排
1.下达设计任务书，讲解设计要求、进度安排、指导时间、注意事项等，提供参考资料、课程设计指导书。（1天）
4.软件编程调试。（10天）
5.撰写结题报告。（3天）
5.答辩。（1天）
航空电气综合课程设计任务书
一、设计题目
飞机直流电源系统监控系统设计
二、题目简介
飞机直流电源系统是早期飞机中广泛使用的一种电源系统，一般为28VDC。由于飞机直流发电机工作转速范围宽，为了使输出电压保持在技术要求规定的范围内，必须设置电压调节器，通过改变发电机的励磁电流来调节输出电压。基于此，本课题目的是设计一飞机电源系统电压、电流等状态信息采集系统，实现对飞机直流电源系统的实时数据采集。
1.编写详细的设计说明书
说明书中至少包含以下内容：
（1）、关于飞机直流电源系统的原理性描述；
（2）、飞机直流电源系统监测系统的设计方案及说明；
（3）、监测系统的硬件设计电路，附硬件设计电路图；
（4）、如果采用单片机为监测核心，需给出软件编程；
（5）、飞机直流电源系统监测系统的硬件调试.
（6）、参考文献
设计采集参数的调理电路，目的是实现被采集参数转换为单片机、采集板卡等可以接收的数据。
3）被测参数的数字化
根据步骤2）所选择的监测系统设计方案，将被测参数数字化。
4）飞机直流电源系统监测系统的软件编程
基于所选方监测系统电路硬件调试。
四、要求的设计（调查/论文）成果
2.绘制本课题设计的硬件设计电路原理图，PCB图纸
3.硬件电路所需元器件列表
4.所需元器件采购及PCB板制作，完成电路板焊接
5.硬件调试，完成开关电源电路设计
五、进程安排
1.下达设计任务书，讲解设计要求、进度安排、指导时间、注意事项等，提供参考资料、课程设计指导书。（1天）
飞机直流配电系统课件
1. 集中配电— — 小型飞机 · 中央配电盘：电能全部接到该配电盘。 · 优点：简单、电压稳定、易于检查排故。 · 缺点：短路故障面积大，影响大。
电网重量大。 中央配电盘复杂。
2．混合配电— — 中、大型飞机
·结构：
（1）单电源汇流条，多设备汇流条。
↓
↓
设在大功率设备附近 用电设备集中处
（2）多电源汇流条，多设备汇流条。
GB用于过载保护，短路保护 ZKC：介于TB和GB之间。 ·保护器的特性稍低于保护对象的特性（损伤特性）： 最大限度的利用保护对象的热特性。 ·热保护器/ 电流保护器的缺陷：环境条件影响。
时间 (s)
12
I1
I2
0
IK
电流I
（a）
选择性：
要动作求电F3动流作相，同F，1 、时F间2 不不动同作。。t1 t2 动作电流不同。 i1 i2
输配电系统（配电系统/ 电网） 电能输送、分配、控制、保护 电源汇流条 用电设备输入端
导线（电缆）：线芯，绝缘层、线束 配电装置：按纽，继电器、接触器，
终点式、凸轮式开关 保护装置：保险丝、自动开关 检测仪表 滤波、屏蔽、搭接电路
二．对飞机配电系统的要求：
1. 高可靠性，强生命力：排除故障，限制故障范围 2. 保证用电设备端电能质量。 3. 重量轻 4. 易于安装、检查、维修和改装。 5. EMI：接地、滤波、屏蔽，抗干扰能力强。
周边负载管理。
小结
1 飞机直流配电系统的构成与分类 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源系统、输配电系统 2 单线制和双线制电网优缺点
2集中、混合、分散配电方式
2 直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 2 配电系统的控制方式：常规、遥控、固态
电网重量大。 中央配电盘复杂。
2．混合配电— — 中、大型飞机
·结构：
（1）单电源汇流条，多设备汇流条。
↓
↓
设在大功率设备附近 用电设备集中处
（2）多电源汇流条，多设备汇流条。
GB用于过载保护，短路保护 ZKC：介于TB和GB之间。 ·保护器的特性稍低于保护对象的特性（损伤特性）： 最大限度的利用保护对象的热特性。 ·热保护器/ 电流保护器的缺陷：环境条件影响。
时间 (s)
12
I1
I2
0
IK
电流I
（a）
选择性：
要动作求电F3动流作相，同F，1 、时F间2 不不动同作。。t1 t2 动作电流不同。 i1 i2
输配电系统（配电系统/ 电网） 电能输送、分配、控制、保护 电源汇流条 用电设备输入端
导线（电缆）：线芯，绝缘层、线束 配电装置：按纽，继电器、接触器，
终点式、凸轮式开关 保护装置：保险丝、自动开关 检测仪表 滤波、屏蔽、搭接电路
二．对飞机配电系统的要求：
1. 高可靠性，强生命力：排除故障，限制故障范围 2. 保证用电设备端电能质量。 3. 重量轻 4. 易于安装、检查、维修和改装。 5. EMI：接地、滤波、屏蔽，抗干扰能力强。
周边负载管理。
小结
1 飞机直流配电系统的构成与分类 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源系统、输配电系统 2 单线制和双线制电网优缺点
2集中、混合、分散配电方式
2 直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 2 配电系统的控制方式：常规、遥控、固态
飞机电源系统课件
03
飞机电源系统的设计与实现
电源系统的设计原则与要求
01
02
03
04
可靠性原则
电源系统必须能够保证飞机在 任何情况下都能提供稳定的电 力，特别是在紧急情况下。
效率原则
电源系统应尽可能地减少能源 浪费，确保能源的高效利用。
适应性原则
电源系统应能适应各种环境和 飞行条件，包括高海拔、高温、
极寒等极端环境。
交流发电机的发电原理
当转子在发动机的带动下旋转时，线圈切割磁力线，产生三相交流电动 势。整流器将三相交流电转换为直流电输出。
03
交流发电机的并联运行
飞机上通常有多个交流发电机，为了满足负载需求，这些发电机需要并
联运行。并联运行时，各发电机的电压、频率和相位必须保持一致。
直流Байду номын сангаас电机原理
直流发电机的基本结构
飞机电源系统的组成与分类
组成
飞机电源系统主要由发电机、电源控 制器、汇流条、电缆和保护装置等组 成。
分类
根据发电方式和电源性质，飞机电源 系统可分为直流电源系统和交流电源 系统两大类。
飞机电源系统的历史与发展
历史
飞机电源系统的发展经历了从机械发电机到交流发电机的演变，目前已经进入 了数字化和智能化的时代。
案例分析
波音737飞机采用三相交流电源系统，主电源为两台发动机驱动的发电机，同时还配备有辅助电源和应急电源。 该系统的设计保证了在单台发电机故障的情况下，另一台发电机能够自动承担全部负载，确保飞机的正常供电。
飞机电源系统的故障诊断与排除
故障诊断
飞机电源系统的故障诊断通常采用在线监控和离线检测相结合的方式。在线监控可以实时监测电源系 统的运行状态和参数，一旦发现异常立即报警；离线检测则通过专业的检测设备对电源系统进行全面 的性能测试和故障排查。
飞机电源系统
飞机电源系统简介飞机电源系统是飞行器中供电的重要组成部分，为飞机提供所需的电能。
它包括多个子系统，每个子系统负责不同的功能，以确保飞机各种设备和系统的正常运行。
主要组成部分1. 基本电源系统基本电源系统是飞机电源系统的核心部分，用于为飞机提供必要的直流和交流电能。
它通常由以下组件组成：•发电机：发电机是飞机电源系统的主要能源单元，通过旋转机械能转换为电能。
•电池：电池作为备用电源，提供飞机在紧急情况下的电力支持。
•电源管理系统：电源管理系统负责监控和控制电能的分配，确保电能在飞机各个系统间的平衡分配。
2. 交流电供应系统交流电供应系统为飞机中的交流电设备提供电力。
它通常由以下组件组成：•变频器：变频器将直流电能转换为交流电能，以满足飞机各种交流电设备的需求。
•分配盒：分配盒将变频器提供的电能分配给飞机中的各个交流设备。
•监控和保护系统：监控和保护系统负责监控交流电供应系统的运行状态，并在必要时提供保护。
3. 直流电供应系统直流电供应系统为飞机中的直流电设备提供电力。
它通常由以下组件组成：•整流器：整流器将交流电能转换为直流电能，以满足飞机各种直流电设备的需求。
•分配盒：分配盒将整流器提供的电能分配给飞机中的各个直流设备。
•监控和保护系统：监控和保护系统负责监控直流电供应系统的运行状态，并在必要时提供保护。
4. 光电供能系统光电供能系统利用太阳能或其他光能源为飞机提供电力。
它通常由以下组件组成：•太阳能电池板：太阳能电池板将太阳能转化为电能，并存储到电池中。
•充电器：充电器将太阳能电池板提供的电能充电到电池中。
•监控和保护系统：监控和保护系统负责监控光电供能系统的运行状态，并在必要时提供保护。
工作原理飞机电源系统的工作原理是将机械能转化为电能，并通过合理的分配和控制，为飞机各种设备和系统提供所需的电力。
首先，发电机将涡轮引擎产生的机械能转化为直流电能。
直流电能经过整流器转换为所需的直流电压，并通过分配盒分配给飞机中的直流设备。
《飞机直流电源系统》课件
高效性
电源系统需要具备高效性 ，确保电能能够得到充分 利用，减少能源浪费。
适应性
电源系统需要适应各种不 同的环境和条件，确保在 各种情况下都能正常工作 。
03
CATALOGUE
飞机直流电源的工作原理
发电机的工作原理
发电机结构
发电机由转子、定子和整流器组成。转子产生磁场，定子切 割磁力线产生感应电动势，整流器将交流电转换为直流电。
蓄电池的工作原理
蓄电池结构
蓄电池主要由正负极板、电解液和隔板组成。
工作原理
蓄电池充电时，正极板上的活性物质发生氧化反应，失去电子成为正离子。负极板上的活性物质发生还原反应， 获得电子成为负离子。电解液中的阴阳离子在正负极之间移动，形成电流。放电时，正负极上的活性物质发生相 反的化学反应，释放出所储存的化学能。
循环经济
实现电源系统的循环利用和再制造，降低资源消耗和环境污染。
06
CATALOGUE
总结与展望
本课程的主要内容回顾
飞机直流电源系统的基本组成和功能 电源系统的维护和故障处理方法
电源系统的供电方式和工作原理 飞机直流电源系统的未来发展趋势
对未来发展的展望
01 飞机直流电源系统的技术革新和升级换代
本课程旨在介绍飞机直流电源系统的基本原理、组成、工作原理和常见故障排除等 方面的知识，为学生和从业人员提供系统的学习资料。
课程目标
01
掌握飞机直流电源系统 的基本原理和工作原理 。
02
了解飞机直流电源系统 的组成和各部分的功能 。
03
学习常见故障排除方法 和维护保养知识。
04
提高对飞机电源系统的 认识和实际操作能力。
工作原理
发电机工作时，转子在发动机的带动下旋转，产生旋转磁场 。定子中的线圈在旋转磁场中切割磁力线，产生三相交流电 动势。整流器将三相交流电转换为直流电，供给飞机各系统 使用。
飞机直流电源系统
j
L rj
j
• 在末级管截止期间，电流衰减，励磁电流用ij2表示，
ij2rj L j di j2 dt 0
ij2 Be
/j t t on
A和B是积分常数，由初始条件确定。
• 设t＝0时，ij1＝ij0，则： A IjM Ij0
i I ( I I ) e j 1 j M j M j 0
单位功率重量 （kg/Kw）
发电机特性
空载特性： E=Ce n
外特性： • 电流增加，电枢回路的电阻 电压降上升，使端电压下降 • 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去磁 作用会使每极磁通减少，使 感应电势下降，端电压进一 步下降。 • 对于 并励发电机，励磁绕组 和电枢绕组并联，端电压的 下降使励磁电流成正比的减 少，每极磁通降低，感应电 势和端电压进一步降低。
U U R K 01 02 2 2 2 I I I 1 R R K K R K K 1 2 1 2 1 2R 1 2 1 2 1 2
2 02 01 1 11 1 2 1 21 2 1 2 1 21 2
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励磁电流平均值
) i I C e j 2 j M 2
飞机电气基础-直流电
蓄电池的Eb较小； ② 电压—Ub，与放电程度有关 ③ 内阻—Rb，与材料、极板间距离有关
三者关系：Ub=Eb－IbRb
④ 容量—电瓶充足电后所能放出的最大电量， Q = Iet，Ie—额定电流，t—放电时间，
单位：安培·小时（Ah）
因素： 极板大小及数量，即活性物质的多少 ； ➢ 3、功能：
① 用作辅助电源，起动发动机； ② 用作应急电源，向关键设备供电
➢ 二、通过恒速传动装置（CSD）传动 发动机种类：涡喷发动机
电源种类：CSCF交流电源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 三、恒装的组成及工作原理
恒装由五大部分组成：
⑴ 差动游星齿轮系：直接传递发动机的转速，该转 速随发动机转速的变化而变化；
⑵ 液压泵-液压马达组件：补偿发动机转速的变化； ⑶ 滑油系统：润滑、散热作用外，是液压泵-马达组
c、可以提供两个电压：相电压和线电压；
➢ 五、飞机交流电源的优点：
① 电压高，电流小，发电及输电系统重量减小； ② 无电刷，无磨损，可采用油冷，高空性能好； ③ 功率变换容易，效率高。
1.2 航空蓄电池
➢ 1.2.1 航空蓄电池的种类、构造和功能
➢ 概念：化学能和电能相互转化
➢ 1、种类： ① 酸性蓄电池—电解液为硫酸水溶液，如铅酸蓄电
➢ 二、飞机（主）电源系统的主要类型
➢ 1、低压直流电源系统 主电源：发动机直接传动的直流发电机，调定电压 为28V。
➢ 低压直流电源系统的特点：
① 电压低，电流大，因此发电机及馈线重量大； ② 高空性能差（速度、高度—散热、磨损）； ③ 功率变换设备（DC—AC）复杂，效率低； ④ 可以兼作起动发电机，减轻机载设备的重量。 ➢ 2、变速变频交流电源（VSVF）
三者关系：Ub=Eb－IbRb
④ 容量—电瓶充足电后所能放出的最大电量， Q = Iet，Ie—额定电流，t—放电时间，
单位：安培·小时（Ah）
因素： 极板大小及数量，即活性物质的多少 ； ➢ 3、功能：
① 用作辅助电源，起动发动机； ② 用作应急电源，向关键设备供电
➢ 二、通过恒速传动装置（CSD）传动 发动机种类：涡喷发动机
电源种类：CSCF交流电源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 三、恒装的组成及工作原理
恒装由五大部分组成：
⑴ 差动游星齿轮系：直接传递发动机的转速，该转 速随发动机转速的变化而变化；
⑵ 液压泵-液压马达组件：补偿发动机转速的变化； ⑶ 滑油系统：润滑、散热作用外，是液压泵-马达组
c、可以提供两个电压：相电压和线电压；
➢ 五、飞机交流电源的优点：
① 电压高，电流小，发电及输电系统重量减小； ② 无电刷，无磨损，可采用油冷，高空性能好； ③ 功率变换容易，效率高。
1.2 航空蓄电池
➢ 1.2.1 航空蓄电池的种类、构造和功能
➢ 概念：化学能和电能相互转化
➢ 1、种类： ① 酸性蓄电池—电解液为硫酸水溶液，如铅酸蓄电
➢ 二、飞机（主）电源系统的主要类型
➢ 1、低压直流电源系统 主电源：发动机直接传动的直流发电机，调定电压 为28V。
➢ 低压直流电源系统的特点：
① 电压低，电流大，因此发电机及馈线重量大； ② 高空性能差（速度、高度—散热、磨损）； ③ 功率变换设备（DC—AC）复杂，效率低； ④ 可以兼作起动发电机，减轻机载设备的重量。 ➢ 2、变速变频交流电源（VSVF）
第2章 飞机电源系统直流电源
影响负载分配的因素(续1)
⑵ 发电机调节点调定电压— a. 调定电压低,蓄电池在负载电流较小时就 开始放电—使电池容量减小,失去应急电源 的作用. b. 调定电压太高,蓄电池一直处于充电状 态—造成能量浪费.
影响负载分配的因素(续2)
⑶ 蓄电池的充放电程度—蓄电池充电不足 时,充电电流大. 后果:降低电池寿命,且在负载较小时就使 发电机过载.若发电机故障不能供电,蓄电 池也不能起应急电源的作用. 结论:未充足电的蓄电池不应装机使用.
磁力Fe反方向.
炭片调压器(续3)
调压原理: U↑→电磁力↑→衔铁左移→炭柱拉伸→电阻↑→ 电压↓ 炭片调压器特点:精度低,功耗大,稳定性差, 受温度影响大.
δ
Fs
Fm
Fc
Fe
U
2.3 直流发电机与蓄电池的并联
一,发电机与蓄电池并联工作时的负载分配 正常情况:发电机向负载供电,并向BAT充电; 异常情况:发电机过载;BAT放电;
DR
反流保护器/极化继电器原理
功能: 当发电机极性正确,电压Ug高于电网电压Un 一定值时,GCB接通;反流Ir达到一定值 时,使GCB断开. 组成: 压差线圈W1—匝数多,电阻大,敏感△U 反流线圈W2— 1～2匝,电阻小,敏感反流
极化继电器原理
当Ug>Un时,衔铁逆向偏转,GCB吸合; 当Ug<Un时,有反流流过线圈W2.当反流Ir达到 15～35A时,衔铁顺向偏转,GCB断电释放.
I1
R+1
R1
I
R
R1
Rp
I2
R+ 2
Rp
U1
G1
A
R1
R3
R241
R3
G2
飞机 电源系统分类
飞机电源系统分类飞机电源系统分类一、引言飞机电源系统是飞机上非常重要的一个部分，它为飞机提供了所需的电能，保证了飞机各个系统的正常运行。
根据不同的要求和功能，飞机电源系统可以分为三大类：直流电源系统、交流电源系统和备份电源系统。
二、直流电源系统直流电源系统是飞机上最常见的电源系统，它通过直流发电机或直流变频器提供电能。
直流电源系统主要用于供电给飞机上的直流设备，例如飞机的控制系统、通讯设备、导航系统等。
直流电源系统具有稳定性好、响应速度快、体积小等优点，因此在飞机上得到广泛应用。
三、交流电源系统交流电源系统主要用于供电给飞机上的交流设备，例如飞机的照明系统、空调系统、马达等。
交流电源系统可以通过交流发电机或交流变频器来提供电能。
相比直流电源系统，交流电源系统在供电距离远、功率大的情况下更为适用。
同时，交流电源系统还可以通过变压器进行电压匹配，满足不同设备的电压要求。
四、备份电源系统备份电源系统主要用于在主电源系统故障时提供紧急电能。
备份电源系统通常采用蓄电池或应急发电机来提供电能，以保证飞机的关键设备可以继续运行。
备份电源系统的设计要求高可靠性和长时间供电能力，以应对紧急情况。
备份电源系统的自动切换和监控功能也是非常重要的，以确保在主电源故障时能够及时切换到备份电源。
五、其他电源系统除了上述三类电源系统，还有一些特殊的电源系统用于满足特定的需求。
例如，飞机上的舱内电源系统用于为旅客提供电源插座，以供电子设备充电；飞机上的应急电源系统用于在紧急情况下提供电能；飞机上的太阳能电源系统用于利用太阳能发电，减少对传统能源的依赖等。
六、总结飞机电源系统分类包括直流电源系统、交流电源系统和备份电源系统。
直流电源系统用于供电给飞机上的直流设备，交流电源系统用于供电给飞机上的交流设备，备份电源系统用于在主电源故障时提供紧急电能。
除了这些主要分类，还有其他特殊的电源系统用于满足特定的需求。
飞机电源系统的设计和运行对飞机的正常运行和飞行安全至关重要，因此需要高度重视。
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• 飞机直流电源系统中的二次电源，早期大多是旋转变 流机，现在逐步被静止变流器所替代。
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
3.2 飞机直流发电机
• 标称电压为30V，额定电流有100，200、300、400和 600A多种，相应的额定容量为3、6，9、12和18kW。
表3.2.1 飞机直流发电机的重量功率比
外特性பைடு நூலகம்
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
有调压器的外特性 • 发电机负载电流超过一定值时，励磁电路的外接电阻
即调压器的等效电阻已达到最小，负载再增加励磁电 流不能再增加，发电机的电压不能继续维持在额定值， 而按自然外特性变化。
有调压器的外特性
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型号
ZF-9
ZF-12
ZF-18
QF-6
额定功率（kW）
9
12
18
6
重 量（kg）
24
28.6
41.5
23
单位功率重量 （kg/Kw）
2.67
2.34
2.23
3.38
QF-12
12 31 2.58
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发电机特性
空载特性： E=Ce n
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
外特性：
• 电流增加，电枢回路的电阻 电压降上升，使端电压下降
• 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去磁 作用会使每极磁通减少，使 感应电势下降，端电压进一 步下降。
• 对于 并励发电机，励磁绕组 和电枢绕组并联，端电压的 下降使励磁电流成正比的减 少，每极磁通降低，感应电 势和端电压进一步降低。
DC
ton T
励磁电源电压EC和电机励磁电阻rj不变时，平均励磁电流Ij仅与导通
比DC成正比。DC＝0，Ij＝0；DC＝1，
Ij
I jM
EC rj
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A和B是积分常数，由初始条件确定。
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
• 设t＝0时，ij1＝ij0，则： AIjM Ij0
ij1IjM(IjMIj0)et/j
• t＝ton时，ij1IjM (IjM Ij0)eton/j
ij2 B
此时，ij1＝ij2
BIjM (IjM Ij0)eton/j
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3.2.4 飞机直流发电机的冷却 • 通常采用强迫吹风
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
• 发电机所需冷却空气流量由发电机的损耗、允许工作温度、导热性、电 机内空气分配合理性、冷却空气的温度和密度等因素确定。发电机额定 功率相同，损耗大效率低的需要冷却的空气量大。电机内部空气分布合 理，发热均匀，则流量可小些。电机各部分导热性好，热量易传出，绝 缘材料允许工作温度高，则冷却空气流量也可较小。
2. 电磁式无刷直流发电机 • 电磁式无刷直流发电机的一种方案是由三级电磁式无
刷交流同步发电机和二极管整流桥构成。电磁式无刷 交流发电机由永磁副励磁机、交流励磁机、旋转整流 器和主发电机构成。交流励磁机的电枢在转子上，产 生的三相交流电经旋转整流器整流后供给主发电机的 励磁绕组，从而可不采用电刷和滑环。 • 电磁式无刷直流发电机输出电压通过调节励磁机励磁 绕组的电流来实现。 • 主发电机的电枢采用六相双Y绕组，可减小输出电压脉 动和降低电机损耗。
3.1 概 述
• 主电源以直流电形式的飞机电源系统。 • 两种类型：28V低压直流电源；270V高压直流电源。 • 由主电源、辅助电源、应急电源和二次电源等构成。
主电源的发电装置通常是航空发动机直接传动的直流 发电机；
• 辅助电源多数采用航空蓄电池，也有采用辅助动力装 置带动发电机的方案；
• 应急电源大多数为航空蓄电池，但也有采用应急发电 机的个例；
ij2 IjM (IjM Ij0 )e to n /j e t to n /j
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• 稳态时，当t＝T，ij2 =Ij0
e e to ff/j
T/j
Ij0 1eT/J
IjM
令
1etof f /j C1 1eT /j
1eton /j C2 1eT /j
3.2.3 飞机直流发电机的种类 • 有刷：换向存在电刷磨损和电刷火花等问题，制约了
电机功率的增大。 • 无刷：简化了电机的机械结构，提高了电机的高空性
能和可靠性，有电磁式和永磁式两种。
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1．永磁式无刷直流发电机
转子：永磁材料，永磁电机不能 用灭磁的方法实现电机内部 短路保护，通常用脱扣机构 在内部短路时将发电机与原 动机脱开。
AC1IjM BC2IjM
ij1IjM(1C1et/j) 。
ij2IjMC2etton/j
励磁电流平均值
Ij IjM T 1 0 to n1 C 1 e t/j d t tT o n C 2 e ( t to n ) /jd t I jM t T o n E r j C D C
定子部分：
• 电枢绕组：双Y绕组
• 三相晶闸管整流桥：两套整 流电路，减少发电机输出直 流电压的脉动，减轻滤波电 路的体积和重量。
• 平衡电抗器和滤波电容：
图3.2.2 永磁无刷直流发电机主电路 1－发电机永磁转子；2－双Y电枢绕组；3-晶闸管整流桥；4－ 平衡电抗器；5-滤波电容器
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
• 晶体管式电压调节器
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• 在导通期，电流增长，励磁电流用ij1表示，
ij1rj
Lj
dij1 dt
Ec
ij1
IjMAe
t
j
I jM
Ec rj
j
Lj rj
• 在末级管截止期间，电流衰减，励磁电流用ij2表示，
ij2rj
Lj
dij2 dt
0
ij2 B etto n/j
• 飞行速度2160km/h，10~20km高度，迎面冷却气流温度达到180℃。
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3.3 飞机直流发电机的电压调节 U=Cen-IaRa
• 电压调节器：改变串接于发电机 励磁回路的电阻来改变励磁电流 维持电压恒定。
• 振动式电压调节器与炭片式电压调节器
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3.2 飞机直流发电机
• 标称电压为30V，额定电流有100，200、300、400和 600A多种，相应的额定容量为3、6，9、12和18kW。
表3.2.1 飞机直流发电机的重量功率比
外特性பைடு நூலகம்
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有调压器的外特性 • 发电机负载电流超过一定值时，励磁电路的外接电阻
即调压器的等效电阻已达到最小，负载再增加励磁电 流不能再增加，发电机的电压不能继续维持在额定值， 而按自然外特性变化。
有调压器的外特性
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型号
ZF-9
ZF-12
ZF-18
QF-6
额定功率（kW）
9
12
18
6
重 量（kg）
24
28.6
41.5
23
单位功率重量 （kg/Kw）
2.67
2.34
2.23
3.38
QF-12
12 31 2.58
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发电机特性
空载特性： E=Ce n
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外特性：
• 电流增加，电枢回路的电阻 电压降上升，使端电压下降
• 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去磁 作用会使每极磁通减少，使 感应电势下降，端电压进一 步下降。
• 对于 并励发电机，励磁绕组 和电枢绕组并联，端电压的 下降使励磁电流成正比的减 少，每极磁通降低，感应电 势和端电压进一步降低。
DC
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励磁电源电压EC和电机励磁电阻rj不变时，平均励磁电流Ij仅与导通
比DC成正比。DC＝0，Ij＝0；DC＝1，
Ij
I jM
EC rj
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A和B是积分常数，由初始条件确定。
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• 设t＝0时，ij1＝ij0，则： AIjM Ij0
ij1IjM(IjMIj0)et/j
• t＝ton时，ij1IjM (IjM Ij0)eton/j
ij2 B
此时，ij1＝ij2
BIjM (IjM Ij0)eton/j
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3.2.4 飞机直流发电机的冷却 • 通常采用强迫吹风
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• 发电机所需冷却空气流量由发电机的损耗、允许工作温度、导热性、电 机内空气分配合理性、冷却空气的温度和密度等因素确定。发电机额定 功率相同，损耗大效率低的需要冷却的空气量大。电机内部空气分布合 理，发热均匀，则流量可小些。电机各部分导热性好，热量易传出，绝 缘材料允许工作温度高，则冷却空气流量也可较小。
2. 电磁式无刷直流发电机 • 电磁式无刷直流发电机的一种方案是由三级电磁式无
刷交流同步发电机和二极管整流桥构成。电磁式无刷 交流发电机由永磁副励磁机、交流励磁机、旋转整流 器和主发电机构成。交流励磁机的电枢在转子上，产 生的三相交流电经旋转整流器整流后供给主发电机的 励磁绕组，从而可不采用电刷和滑环。 • 电磁式无刷直流发电机输出电压通过调节励磁机励磁 绕组的电流来实现。 • 主发电机的电枢采用六相双Y绕组，可减小输出电压脉 动和降低电机损耗。
3.1 概 述
• 主电源以直流电形式的飞机电源系统。 • 两种类型：28V低压直流电源；270V高压直流电源。 • 由主电源、辅助电源、应急电源和二次电源等构成。
主电源的发电装置通常是航空发动机直接传动的直流 发电机；
• 辅助电源多数采用航空蓄电池，也有采用辅助动力装 置带动发电机的方案；
• 应急电源大多数为航空蓄电池，但也有采用应急发电 机的个例；
ij2 IjM (IjM Ij0 )e to n /j e t to n /j
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• 稳态时，当t＝T，ij2 =Ij0
e e to ff/j
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Ij0 1eT/J
IjM
令
1etof f /j C1 1eT /j
1eton /j C2 1eT /j
3.2.3 飞机直流发电机的种类 • 有刷：换向存在电刷磨损和电刷火花等问题，制约了
电机功率的增大。 • 无刷：简化了电机的机械结构，提高了电机的高空性
能和可靠性，有电磁式和永磁式两种。
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1．永磁式无刷直流发电机
转子：永磁材料，永磁电机不能 用灭磁的方法实现电机内部 短路保护，通常用脱扣机构 在内部短路时将发电机与原 动机脱开。
AC1IjM BC2IjM
ij1IjM(1C1et/j) 。
ij2IjMC2etton/j
励磁电流平均值
Ij IjM T 1 0 to n1 C 1 e t/j d t tT o n C 2 e ( t to n ) /jd t I jM t T o n E r j C D C
定子部分：
• 电枢绕组：双Y绕组
• 三相晶闸管整流桥：两套整 流电路，减少发电机输出直 流电压的脉动，减轻滤波电 路的体积和重量。
• 平衡电抗器和滤波电容：
图3.2.2 永磁无刷直流发电机主电路 1－发电机永磁转子；2－双Y电枢绕组；3-晶闸管整流桥；4－ 平衡电抗器；5-滤波电容器
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• 晶体管式电压调节器
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• 在导通期，电流增长，励磁电流用ij1表示，
ij1rj
Lj
dij1 dt
Ec
ij1
IjMAe
t
j
I jM
Ec rj
j
Lj rj
• 在末级管截止期间，电流衰减，励磁电流用ij2表示，
ij2rj
Lj
dij2 dt
0
ij2 B etto n/j
• 飞行速度2160km/h，10~20km高度，迎面冷却气流温度达到180℃。
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3.3 飞机直流发电机的电压调节 U=Cen-IaRa
• 电压调节器：改变串接于发电机 励磁回路的电阻来改变励磁电流 维持电压恒定。
• 振动式电压调节器与炭片式电压调节器
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