飞机直流电源系统共41页文档
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西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
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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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
外特性
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
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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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。
• 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。
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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：
• 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。
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
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 Ijቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)eton/j
ij2 B
此时，ij1＝ij2
BIjM (IjM Ij0)eton/j
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
3.1 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；
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。
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。
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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
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
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
外特性
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
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
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
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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西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
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。
• 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：
• 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。
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
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
• 在导通期，电流增长，励磁电流用ij1表示，
ij1rj
Lj
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Ec
ij1
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t
j
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• 在末级管截止期间，电流衰减，励磁电流用ij2表示，
ij2rj
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0
ij2 B etto n/j
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 Ijቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)eton/j
ij2 B
此时，ij1＝ij2
BIjM (IjM Ij0)eton/j
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西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
• 稳态时，当t＝T，ij2 =Ij0
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T/j
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IjM
令
1etof f /j C1 1eT /j
1eton /j C2 1eT /j
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；
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。
西北工业大学自动化学院电气工程系-飞机电力系统
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。
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。