第三章_飞机低压直流电源系统

I f min =
U r f + rc max
→
U r f + rc min rc 导致比较大的损耗，采用PWM控制，改变加
rc max rc min
I f max
=
在W f 上的平均电压，可以减小损耗。
1 励磁电流的脉宽调制控制
续流D，在V关断时提供通路。 没有D行不行？
+ Rj Wj Ec D Ec
励磁电流I f(A)
12
16
20
电流I(A)
空载特性曲线
外特性曲线
80 60 40 20 0
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
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。
损坏V。
+ Rj Wj D
ij
V ij
V _ (b)晶体管V截止，励磁电流经D续流
_
(a)晶体管V开通，励磁电流ij增长
图 5-15 晶体管调压器末级晶体管的接线图
损耗分析 （假设I f 平直） Pon = U ces I cs = U ces I f Von ： ：
E I L = U RL = RL +Ra
电 压 U
（v）
80
电压较高时： If大：磁路饱和
60
40
IL小：电枢反应小 E下降慢， IL上升：
20
0
200
400
600
800
1000
电流I（A）
(b)
（2） 外 特 性 曲 线 有 内 凹 。 原 因 ？
If =U Rf
电流是增加还是减小关键 U = E L Ra = Cen L Ra I I 看E、RL谁变化快？
最大值
调节设定值
转/分
+
碳堆压力
碳堆
直流发电机
衔铁
铁芯 线圈
负载
板式控制弹簧
R调
发电机转速增加或负载减小
发电机输出电压升高
电磁铁吸力增大 碳柱上的压力减小 电磁铁线圈磁场增 强 碳柱的电阻值增加 发电机励磁电流减小
发电机励磁磁场减弱 发电机输出电压降低 恢复到额定值
精度低，功耗大，稳定性差， 受温度影响大。温度补偿
整流式直流发电机分类
变频交流发电机整流
（有刷）
无刷直流发电机
变频交流发电机整流（有刷）
至用电设备
交流发电机 滑环
N S S N S N
N S N S S N
转子和 励磁绕组
励磁继电器 电压调节器 控制 开关 蓄电池或 外接电源
无刷直流发电机的种类
电磁式无刷直流发电机
永磁式无刷直流发电机
U = E L Ra = Cen L Ra I I I L = U RL
If =U Rf
（2） 外 特 性 曲 线 有 内 凹 。 原 因 ？
If =U Rf
U = E L Ra = Cen L Ra I I E I L = U RL = RL +Ra
（v）
电 压 U 80
过速能力 rpm 效 率 起动电压 V 起动次数 最小起动力矩 kg·m 最小力矩 kg·m 悬挂力矩 kg·m 重量 kg 工作环境温度 ℃
§3.3 直流发电机的 电压调节
引 言
U = CEΦn - I R
负载 电流 发电机 端电压 发电机 电枢电阻
问：如果不采取措施，在飞行中发电机的端 电压能否保持恒定？为什么？ 宽转速稳压， 调励磁电流
If =U Rf
U = E L Ra = Cen L Ra I I E I L = U RL = RL +Ra
80
60
40
20
0
200
400
600
800
1000
电流I（A）
(b)
电压U
（v）
Un
带调压器的航空发电机 （1）U n 恒定（I f 受调节，
以保持U不变）
（2） I＞一定值后不能稳压 →自然外特性。 （3）与无调压器的区别：电压平稳
电压调节器
功用：在一定条件下自动保
持发电机端电压基本恒定。
电压调节器简称调压器
连续均匀变化和脉冲式变化
振动式调压器： 早期，小功率电机。
振动式调压器：
（1）励磁回路串加电阻
电阻受电磁铁触点控制。
U↑一定值，F↑， e 触点断开。Rg串入，I f ↓。 U↓一定值， Fe < Ff ， 触点吸合， 短路， ↑。 如此U在 U min～U 范围内变化。
max
振动式调压器： （2）特点：电压有一定变化范围，稳压精度不高。
有触点通断压器。
∵有触点→无触点。
3 调压器的基本构成 检测：电磁铁线圈。 基准：反作用力弹簧。
比较：共同作用。 放大和执行：触点 和Rg。
电压调节器
外特性曲线
80 60 40 20 0
外特性
外特性：n一定，励磁回路电阻rf为常数， U与IL 的关系。
他励直流发电机 Uf 一定，If 一定， U = E L Ra = Cen L Ra I I n一定时,E一定 I L = U RL
U = ERL R a + RL
他励直流发电机
电
Uf 一定，If 一定， n一定时,E一定
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
炭片式调压器
炭片式调压器的主要组成
炭堆(炭柱)
电磁铁
固定在电磁铁上的六角 弹簧(或板式控制弹簧)
炭片式电压调节器 原理电路
最大值
调节设定值
转/分
+
碳堆压力
碳堆
直流发电机
衔铁
铁芯 线圈
负载
板式控制弹簧
R调
电磁式无刷直流发电机
主发电机 + 输出整流 滤波电路
-
N S
副励磁机 励磁机 旋转整流器
永磁式无刷直流发电机
整流电路 双Y电枢绕组
输出整流 滤波电路
+
发电机 永磁转子
空载特性和调节特性曲线
励磁电流I f(A) 电压E(V)
9000rpm 100 80 60 40 20 0 4 8 6000rpm 4000rpm 14 12 10 8 6 4 2 0 100 200300400 500 4000rpm 6000rpm 9000rpm
E I L = U RL = RL +Ra
电 压 U
（v）
80
电压较低时： IL大：电枢反应大
60
40
E下降快， IL下降
20
0
200
400
600
800
1000
电流I（A）
(b)
（2）外特
临界电流：转速一定时，最大Imax 内凹段不稳定，
电 压 U
（v）
RL ↓ → U↓ →If↓→ E↓→ U↓→U=0
直流发电机的电动势
E=CEΦn=
发电机 电动势 结构 常数 每磁极 下磁通
PN n 60 a
发电机 转速
直流发电机的励磁
大部分飞机直流发电机均为两用的起动/发电 一体机，即利用直流电机的可逆原理，在喷气发 动机起动时由地面电源（或机上蓄电池）供电， 在电动机运行状态下起动发动机。 激磁方式为复激转串激。当转速达到一定值 时，激磁改为并激，电机转入发电状态，提供机 上直流电能。

并励式直流发电机自激 发电条件
磁通↑→电动势↑→端电压↑→励磁电流↑→励磁↑
并励式直流发电机自激 发电条件
发电机的磁极要有剩磁
励磁电流产生的磁场方向与
剩磁场的方向相同
励磁电路的电阻不能过大
最低转速不得低于某临界值
整流式直流发电机
直流发电机由于具有电刷和换向器， 限制了它的高空性能和可靠性，整流式 直流发电机可以有效地克服这些缺点。
表3.2.1 飞机直流发电机的重量功率比
型 号 额定功率（kW） 重 量（kg） 单位功率重量 （kg/Kw）
ZF-9 9 24
ZF-12 12 28.6
ZF-18 18 41.5
QF-6 6 23
QF-12 12 31
2.67
2.34
2.23
3.38
2.58
直流发电机
飞机直流发电机的结构特点
传动端：法兰盘，凸缘定位，便于拆卸， 减小需用空间。
压 U
（v）
80
U = E L Ra = Cen L Ra I I I L = U / RL U = ERL R a + RL RL
U
60
40 20
0
200
400
600
800
1000
电流I（A）
I L Ra
电枢反
(b)
自励发电机：U f = U ，If 随U变。
（1）外特性软于他励？ 电枢电阻压降 电枢反应去磁作用 励磁电流下降使U进一步下降
工作在高空、高速、冲击等恶劣的环境条件下 由转速变化范围很大(2:1)的航空发动机来传动 为减小重量功率比而采用更有效的冷却系统和 优质材料。
飞机发电机(aircraft electric