航空电机学概论
航空电机学
航空电机学航空电机学,作为电机工程的一个重要领域,涉及到飞机上各种电动装置的设计、制造、维护和修理。
在现代航空工业中,电机作为驱动系统中不可或缺的组成部分,为飞机的正常运行和各类功能提供了动力支持。
航空电机的特点之一是高可靠性。
在飞行过程中,电机是飞机各个系统的关键组件,其可靠性直接影响到整个飞机的飞行安全性。
因此,航空电机的设计和制造必须经过严格的测试和验证,以确保其能够在严苛的工作环境下工作。
航空电机的另一个特点是高功率密度。
由于飞机空间有限,无法容纳大型电机,因此航空电机需要具备较小的体积和较高的功率输出。
为了实现高功率密度,航空电机通常采用先进的材料和结构设计,如高性能磁铁、高效率绕组和先进的冷却技术。
航空电机还需要具备较高的效率和低的噪音水平。
效率的提高可以减少能量损耗,从而提高飞机的续航能力。
同时,低噪音的要求可以降低飞机在起降和巡航过程中对环境和乘客的影响。
为了实现这些要求,航空电机的设计和制造需要考虑到电机的结构优化、减振和隔音等方面的问题。
在航空电机学中,还存在一些研究热点和挑战。
例如,随着电动飞机的发展,如何设计高效、轻量化和可靠的电机成为了一个重要的研究方向。
同时,如何利用智能控制和传感器技术,提高电机的运行效果和故障检测能力也是电机学研究的重要内容。
总之,航空电机学在现代航空工业中具有重要的意义。
通过对航空电机的研究和应用,可以提高飞机的性能和可靠性,推动航空工业的发展。
在未来的研究中,需要继续关注航空电机的功率密度、效率和可靠性等方面的问题,以满足飞机对电动装置的不断增长的需求。
同时,还需要关注新材料、智能控制和传感器技术的应用,为航空电机的发展开辟新的前景。
航空电机概论
机械加工
对于需要高精度配合的部件,应采用 机械加工工艺制造,以确保部件的加 工精度和互换性。
03
航空电机的性能与测试
航空电机的性能参数
效率
航空电机在运行过程中的能量转换效率,是 衡量其性能的重要参数。
温升
航空电机在运行过程中内部温度升高的程度, 对电机的寿命和可靠性有重要影响。
功率密度
航空电机单位体积所能输出的功率,是衡量 其紧凑性和功率输出的重要指标。
航空电机概论
contents
目录
• 航空电机概述 • 航空电机的设计与制造 • 航空电机的性能与测试 • 航空电机的应用案例 • 未来航空电机的发展方向
01
航空电机概述
航空电机的定义与分类
总结词
航空电机是一种特殊类型的电机,专为航空航天应用而设计 。
详细描述
航空电机是专门为航空航天环境设计的电机,具有高可靠性 、高效率和轻量化的特点。根据不同的工作原理和应用需求 ,航空电机可分为直流电机、交流电机、步进电机等多种类 型。
详细描述
随着航空工业的发展,对电机的需求也在不断变化。新型航空电机的研究与开发需要探索新的电机原 理和结构,以满足航空工业的特殊需求。例如,采用磁悬浮技术、无刷直流电机、开关磁阻电机等新 型电机技术,可以进一步提高电机的性能和可靠性,为航空工业的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
航空电机作为传感器驱动装置,如陀螺仪、加速度计等,能够精确控制和监测航 空电子设备的运动和位置。
天线驱动
在雷达、通信等航空电子设备中,航空电机作为天线的驱动装置,能够实现天线 的快速、精确转动,确保信号的稳定传输和接收。
05
未来航空电机的发展方 向
航空电机0概论PPT教案
相对湿度(40C时95%)
使用期限(100—3000小时) 机械强度(振动,冲击)
过载(交 流电机 200% ,5s) 热态 绕组绝 缘 (< 2M欧 )
过速(历 时2~3min)
功 率因数 转速 (0.75 滞后)
电压(发 120/20 8电动 115/2 00) 冷 却(强 迫通风 循油 喷油)
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年
哈尔
滨电 机厂
1万千 瓦
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官厅
航空电机的特点
工作条件复杂:温差,湿度,盐雾,砂尘,振动
重量轻:
30kvA,地360Kg 空28Kg , 12.8倍
高电磁负荷:电流密度-电负荷, 磁感应强度-磁负荷
高转速:
地50Hz 空400Hz ,单位体积所转换的功率大
3 控制电机 (直流、交流) 信号变换
4 变压器 (交流)
变换交流电压等级
5 变流机
直流电转变为交流电
概论
第2页/共9页
三峡工程创造的 “世
高3.5米,直径18米多,象一座小 型的圆 形剧场 。转子 就有200多平 米的房 子那么 大
界之最”
第3页/共9页
世界最小超声马达在清华诞生
2001年12月4日,清华大学物理系声学 研究室 周铁英 。 微电机的直径为1毫米,未来还会更小 。 圆柱体上面连接着4根电线,打开电源 ,这个 小超声 马达转 得飞快 。
航空电机0概论
会计学
1
课程特点
专业基础课:为后续课打下基础 理论性强:数学、物理、概念 实用性强:描述实际设备 机电结合:实际电机是一个机电设备 电磁结合:电路和磁路缺一不可
第2章 航空电机
Tem CT I a
3、直流电机的可逆性
Ea Ce n
机 械 能
发电机
电动机
电 能
Tem CT Ia
2.3
直流电机的电枢反应
直流电机负载时的负载磁场
直流电机带上负载后,电枢绕组 中有电流,电枢电流产生的磁动势称 为电枢磁动势。电枢磁动势的出现使 电机的磁场发生变化。 右图为一台电刷放在几何中性 线的两极直流电机的电枢磁场分布 情况。
o 600
iA
900
iB iC
ωt
iC
iB
60
A
Y A
A
90
Z
N
Z
Y
Y
N
C
Z C
S
X
N
B
C X
S
t 0
S
X B
B
t 60
t 90
当电流变化一个周期,磁场恰好旋转一圈
2、旋转磁场的极对数
iA
A
Y A
N
Z
iC C
iB
Z X Y
B
C X
S
B
p1
iA
A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z B
三相交流电机内部定子电流产生的磁场 是一个旋转磁场
60 f1 n0 p
三相同步电机: 电机的转子转速与旋转
磁场的同步转速相等
三相异步电机
一、三相同步发电机的结构原理
e A Em sin t
eB Em sin( t 120 )
0
eC Em sin( t 120 ) e eA eB eC em
航空电气概论 交流电源的控制等ppt课件
P
2
Π/2
0
2
30
并 联 电 网 示 意 图
31
CH 2-3(2)飞机交流电源
调压; 控制; 故障及保护
1
同步发电机结构和波形示意图
每相感应电动势E = 4.44f Wφ
2
发电机调压器(AVR)
▪ 同步交流发电机的输出电压(简化): U = E-ZI = 4.44fWΦ -ZI
▪ 交流发电机电压变化的原因: 1)发电机转速变化; 2)负载大小变化; 3)负载的性质变化(功率因数cosφ) ▪ 常用调压器种类:晶体管AVR
▪ 并联发电机中(如B747): 另加 OE/UE
17
OV及其保护
▪ 过电压指标: 单相OV— 132V;三相平均值OV— 130V。
▪ 保护电路中设置延时的目的: 防止由于干扰而产生误动作
▪ 反延时:故障越严重,延时越短 ▪ OV保护动作对象:GCR、GCB
18
OV线路举例
19
反延时特性
20
▪ 供电环节主要控制对象: GCR、GCB、BTB、APB、EPC
14
GCB的控制逻辑
GCB的 内部结构
15
并联供电原理图
16
飞机电源系统的故障及保护
▪ 单台发电机(如B737): OV/UV、短路及DP、OL/OC、OF/UF、US、 PMG短路、RR短路、电压不稳定(SP)及 电压不平衡或开相(OP)保护、逆相序保护 等。
▪ 调制: ⑶ 整形放大电路:将调制电路输出的PWM波进
行整形和放大,以便推动功率放大电路工作。 ▪ 整形:
7
调压器各部分功能(续)
⑷ 功率放大电路:进行功率放大,推动发电 机励磁线圈工作,调节发电机的励磁电流, 从而调节发电机的输出电压。
飞机电器基础第三章第二节航空交流电机
应用领域及重要性
应用领域
航空交流电机广泛应用于飞机电力系统、环境控制系统、飞 行控制系统等多个领域,为飞机各系统提供稳定、可靠的动 力支持。
重要性
航空交流电机作为飞机电力系统的核心部件之一,其性能和 质量直接关系到飞机的安全性和可靠性。随着航空技术的不 断发展,对航空交流电机的要求也越来越高,其在航空领域 的重要性也日益凸显。
05 航空交流电机选型与安装 注意事项
选型依据及步骤梳理
依据飞机电源系统类型选择
依据负载特性选择
根据飞机电源系统的类型(如恒速恒频、 变速恒频等)选择适合的交流电机。
根据负载的功率、电流、电压等特性选择 合适的交流电机。
依据环境条件选择
选型步骤
考虑飞机工作环境(如温度、湿度、振动 等)对电机性能的影响,选择具有适应性 的交流电机。频调速技术的要求也越来越 高,未来需要进一步提高变频 器的效率和可靠性,满足航空 领域对高性能交流电机的需求 。
04 航空交流电机性能参数与 评价指标
额定功率和效率指标
额定功率
指航空交流电机在额定工作条件下能 够持续输出的功率,是电机设计和选 型的重要依据。
明确负载需求→确定电源系统类型→比较不 同电机的性能参数→选择最适合的交流电机 。
安装前准备工作提示
01
02
03
04
检查电机及附件
检查电机及其附件是否完好无 损,如有损坏应及时更换。
准备安装工具
准备好所需的安装工具,如螺 丝刀、扳手、万用表等。
确认安装位置
根据飞机设计图纸确认电机的 安装位置,确保安装空间足够
转轴
用于支撑转子并传递机械 能。
冷却系统与轴承装置
冷却系统
包括风扇、散热片等部件,用于对电 机进行冷却,防止温度过高。
航空电气概论飞机电源系统概述.PPT演示课件
用电量增加,需要采用油冷
CAUC 电压和功率变换的要求;
AC-AC容易;DC-DC / DC-AC复杂
14
飞 机
交流电源系统的主要优 点
无刷交流发电机:无磨损,可采用喷油
电 冷却,可靠性提高;
源 电源电压高(115V或235V)→发电机和 系 电网重量减轻; 统
交流电能易于变换,即易于变压和整流
CAUC
适用范围:1)涡桨飞机或直升机; 2)大飞机
10
飞
CSCF 交流电源系统
机 发动机
变速
恒速传 恒速 动装置
交流 发电机
恒频交流电
电
源
恒频交流电对各类负载都适用,用电设备 和配电系统重量比变频系统轻,配电系统
系 较简单;
统 恒频交流发电机可单台运行,也可以并联
CAUC 运行,而且电气性能好,供电质量高;
机 电 接地系统:机体为地线/中线 源 不接地系统:另设地线/中线 系 直流电源:单线制 统 交流电源:两种
1)以机体为中线的三相四线制:多用
CAUC
2)不接中线的三相三线制:少
17
飞 机 电 源 系 统
CAUC
以机体为中线的三相四线 制
A
A
单相 负载
0
B
C
B
三相
单相
单相
C
负载
负载
源
② 电压波形失真小。
系 缺点:① 只能提供一种电压;
统
② 安全性较差。
CAUC
21
飞 CSCF交流电源主要参数
机 额定电压: 交流电网:115/200V
电
发电机: 120/208V
源 额定容量:三相总视在功率 (kVA)
航空电机学
航空电机学航空电机是航空领域中不可或缺的一项核心技术。
它广泛应用于航空飞行器中的各个系统和部件,如飞行控制系统、飞机发动机、辅助发电机和辅助动力装置等。
航空电机的性能和可靠性直接影响着航空器的飞行安全性和使用寿命。
本文将从航空电机的特点、分类、设计和应用等方面展开,对航空电机进行一一介绍。
一、航空电机的特点1.高速运转:航空电机的转速经常超过10,000转/分,甚至达到50,000转/分以上。
这要求电机具有优良的机械稳定性和强大的耐受能力,以保证电机运转的可靠性和安全性。
2.高温环境:航空电机在工作时常常处于恶劣的高温环境下,要求电机具有良好的耐热性能,以防止机械失效和绝缘老化等现象。
3.全气候运行:航空电机要求能在各种极端气候条件下稳定运转,以确保航空器的飞行安全。
4.小体积、轻重量:航空电机要求在保证性能的前提下,尽量减小体积和重量,以达到轻量化的目的。
5.长寿命:航空电机在使用过程中,停机时间非常昂贵,要求电机具有长时间的可靠性和稳定性,以满足飞行器的长期使用需求。
二、航空电机的分类1.永磁直流电机:永磁直流电机的特点是具有较高的启动转矩,能够实现无刷化的设计和低转速直接驱动,体积小、重量轻,因此广泛应用于飞机发电机和辅助动力装置等。
2.异步电机:异步电机是一种三相感应电动机,具有启动转矩大、速度范围宽、重载能力强等特点,适用于飞机的起落架传动和辅助设备驱动等。
3.同步电机:同步电机与异步电机相比,具有速度调节范围更广,可靠性更高的优点,广泛应用于航空飞行器的飞行控制系统、稳定系统和导弹制导系统等。
4.永磁同步电机:永磁同步电机是一种高效的电机,具有启动转矩大、体积小、重量轻等优点,适用于飞行控制系统、直升机液压泵驱动、防冰风扇等。
5.磁悬浮电机:磁悬浮电机是一种新型的电机,具有高转速、零摩擦、低噪音等特点,适用于推进器、压气机和发电机等高速部件。
三、航空电机的设计航空电机的设计过程是一个复杂的系统工程,需要考虑多种因素:1.电机的性能指标:包括输出功率、额定电压、额定电流、效率等。
第二章-航空电机PPT课件
(一)发电机的电势平衡式
M1 n
M M0
• 发电机——Ea、Ia同向
•
Ea=IaRa+U
(1)
2. 电动机——Ea、Ia反向
转子导体在磁场中受力产生转矩, 转子旋转,产生电势Ea,与电枢 电流Ia反向,故又称反电势。
U=IaRa+ Ea
(2)
•29
(二)功率平衡式
(三)转矩平衡式
将式(1)两端同乘Ia,得:
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个线圈。 线圈分布在电枢铁心表面的不同位置,按照一定的规律连 接起来,构成电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N、S 极交替旋转多对。
➢电枢电势 Ea=Ceφn ➢工作原理动画演示
•21
2. 直流电机结构及工作原理
四、直流电动机的工作原理
I 导体ab处于N极下方时
(一)转速特性——U不变时,n=f(Ia)
U=Ea+IaRa, Ea=Ceφn ▪转速特性
n U IaRa
Ce
a) 并励——If=U/Rf,→ If 、φ为常数
nC U eIC aeR a C1C2Ia
n
b) 串励——If=Ia,→φ=kIa
n U IaRa UIaRa
Ce
CekIa
C1 1
2
一、直流电机概述
•直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机 既可作为发电机使用,也可作为电动机使用。
• 直流电机的用途
• 直流电机的优缺点
✓作电源用:发电机 ✓作动力用:电动机 ✓信号的传递::测速发电 机,伺服电动机
✓ 直流电动机的调速范围宽广,调 速特性平滑。
✓直流电动机过载能力较强,起动 和制动转矩较大。 ✓ 存在换向器
航空电气概论 ATA100及手册(30)
航空电气概论
维护手册按章分组情况
航空电气概论
ATA100章节
航空电气概论
飞机系统分类
飞机系统 20-49章 (不连续)
飞机电子系统: 自动飞行、通讯、 仪表、导航
飞机电气系统: 电源、防火、 防冰排雨、 氧气、空调
飞机机械系统: 操纵、液压、燃油、 起落架、空调、APU
航空电气概论
ATA100中的特殊章节
特种维修/非定期检修 一般是由于某种特殊原因而进行的维修。如雷击、 重着陆或颠簸飞行后的检查和修理。 “D检”或“翻修/overhaul” • 这是最高级别的检修。从理论上讲,通过“D检” 或“翻修”,飞机已经完全恢复了其原有的可靠 性,可以承担另一个“D检”周期的飞行任务。 所以,经过“D检”的飞机,其飞行时间将从 “0小时”开始统计。
AMM
详细介绍工作需 要的工具、设备、 消耗品、工作步 骤、注意事项等
航空电气概论
知道在第几章
?
打开目录找到相应的章 查找章节 根据相应的章里面每一节的描述确定在第几节 号的思路: 打开相应的节 根据需要确定相应的页块 怎么知道在第几章?
航空电气概论
飞机维修手册的查阅
• 例1:拆装注册号为B-2693的B737-800飞机的电动液 压泵。
航空电气概论
参考书目
1)《飞机电源系统》刘建英等编,中国民航
出版社,2013 2)《涡轮发动机飞机结构与系统》(ME-TA) 任仁良等编,兵器工业出版社,2006 3)《飞机环境控制系统》,季厌庸等,2004 4)B737/A320- AMM
航空电气概论
有关飞机技术资料的国际规范
ATA100 规范简介
NTM-无损检测手册; CPM-防腐手册; MPD-维修计划文件
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航空电机的工作条件
■ ⑷ 温度对电机性能的影响:
高温:造成绝缘材料加速老化,润滑油脂熔解而流出或挥发, 导电材料电阻率增加,弹性材料的弹性变坏,结构材料的机 械强度下降,不同的线膨胀系数造成组合件产生应变等。 上述因素都会导致电机的电磁性能变化或产生机械故障。
航空电机的工作条件
◆ 大气压力 : ■ 由地面到25 km高度,大气压力约降低40倍,空 气的重量密度降低约30倍。 ■ ⑴ 绝缘材料的绝缘性能变坏,耐压程度下降。 ■ ⑵ 电机散热不良,温升增加易引起绝缘老化。 ■ ⑶ 使电刷磨损加剧,火花增大,直流电机换向变坏, 甚至产生环火,导致电机不能正常工作。
航空电机概论
一、电机的定义 三、电机在航空中的应用
二、电机的分类 四、航空电机的工作条件
五、航空电机的特点
六、航空电机的基本技术要求
七、国产航空电机介绍及发展趋势 八、课程主要内容
九、学习方法
电机的定义
一、电机(Electrical Machine)的定义:
◆ 电机是应用电磁感应原理实现机电能量转换的电磁机械。
航空电机的特点
电机型号
交流同步发电机
航空
地面
JF
TZT-74-24
直流发电机
航空
地面
ZF-9
ZT-61
额定功率(kVA/kW)
30
30
9
9
额定电压(V)
200
200
28.5
230
主要 技术 数据
额定转速(r/min)
频率(Hz) 重量(kg) 重量容量比 (kg/kVA) 相对重量比 寿命
8000 400 28
直流电动机
(Direct-current Motor)
异步电动机
(Three-phase Induction Motor)
同步发电机
(Synchronous Generator)
电机在航空中的应用
三、电机在航空中的应用 ◆ 主电源发电机 ◆ 变压器 ◆ 电动机 ◆ 变流机 ◆ 控制电机 ◆ 特种电机
电机在航空中的应用
◆ 主电源发电机
QF-6
JF-60
QF-24 ZCF-60
电机在航空中的应用
◆ 变压器
三相变压器 单相变压器 自耦变压器 电流互感器
电机在航空中的应用
◆ 电动机
泵用 交流 电机
泵用 直流 电机
电机在航空中的应用
◆ 特种电机
三相陀螺马达
航空电机的工作条件
四、航空电机的工作条件
◆ 环境温度 : 范围:-55℃~+60℃ 冲击值:100~120℃
■ ⑴ 地面环境温度 ■ ⑵ 高空气温 ■ ⑶ 飞行速度对温度的影响
航空电机的工作条件
■ ⑷ 温度对电机性能的影响:
低温:电机主要材料的物理性质发生变化,甚至造成永 久变形,如导电材料电阻率下降,绝缘材料开裂、弯曲 和分层,润滑油脂粘度增加,橡胶制品硬化,导磁材料 的导磁性能变坏,不同材料组合件由于线膨胀系数不同 而产生应变等。
0.925 1
500h
1500
4000~9000
航空电机的工作条件
◆ 机械过载 :
■ ⑵ 冲击 :飞机在着陆时,常出现1 Hz左右的颠波冲击, 小型飞机冲击过载可达4g~6g,大型飞机可达10g。
航空电机的工作条件
◆ 机械过载 :
■ ⑶ 恒加速度:主要在飞机爬高、转弯、俯冲等特技飞行时 较为严重。歼击机可达9g,持续两分钟,轰炸机为4g,可 持续20min,导弹发射时,可达5g~20g,但持续时间极短。 ■ 影响:主要是给电机加上一个附加力矩,引起间隙分配改 变与变形。对电机零部件的机械强度与结构上应作足够的考 虑。
航空电机的工作条件
◆ 湿 度: 考核标准:40℃时,湿度95±3% ■ ⑴ 绝缘材料的绝缘电阻和击穿电压将大大下降。 ■ ⑵ 电子元件表面吸附水分后,造成漏电,影响电子 线路正常工作。 ■ ⑶ 金属零件易产生腐蚀。
航空电机的工作条件
◆ 大气成分 :
■ ⑴ 臭氧:几乎增加17~20倍,使金属表面与有机材料氧化 加剧,性能变坏。 ■ ⑵ 霉菌:使电机绝缘的外表变色,致使易吸湿,并使纺 织品发酵和腐烂,绝缘性能下降,机械强度降低等。
航空电机的工作条件
◆ 环境温度 : 范围:-55℃~+60℃ 冲击值:100~120℃
◆ 大气压力 : 40 倍变化 ◆ 湿 度 : 考核标准:40℃时,湿度95±3% ◆ 大气成分 : 臭氧、霉菌、盐雾、沙尘等 ◆ 机械过载 : 振动、冲击、恒加速度等
航空电机的工作条件
◆ 造成的问题: ■ 绝缘、电气性能变坏; ■ 散热和冷却问题; ■ 直流电机换向困难。
◆ 机械能
发电机(Generator) 电动机(Motor)
电能
◆ 电能
变压器(Transformer) 变流机(Converter)
电能
◆ 电机学是阐述电机基本理论的学科
电机的分类
二、电机的分类
直流电机
旋转电机
电机
交流电机
静止电机 变压器
直流发电机
(Direct-current Generator)
航空电机的工作条件
◆ 大气成分 :
■ ⑶ 盐雾:使绝缘材料老化、变质,绝缘电阻下降,金 属表面腐蚀、变色,机械强度降低。 ■ ⑷ 沙尘:将会降低绝缘材料的性能。进入电气设备中, 影响电气产品的性能,严重时可造成产品的机械故障。
航空电机的工作条件
◆ 机械过载 : ■ ⑴ 振动:活塞式发动机的振动频率2kHz~4kHz,振动 加速度20g;喷气式发动机的振动频率2kHz~4kHz,振动 加速度10g; ■ 影响:过剧的振动可能对航空电机造成一系列不良后果, 当零件发生谐振时,带来的危害性更大,甚至使产品失效, 结构件损伤,个别零部件折断,电机将不能正常工作。
航空电机的特点
五、航空电机的特点 ◆ 满足一定功率下,体积小,重量轻,工作可靠; ◆ 重量功率比较小,寿命短(地面电机寿命一般为 几十年); ◆ 转速变化范围大,结构和运行情况特殊; ◆ 制作工艺复杂、选材优质、造价昂贵。
航空电机的特点
直流发电机
功率(kW)
相对重量 (kg/kW)
功率(kVA)
20
3
6
9
12
18
24
3.7 3.0 2.6 2.3 2.2 2.1
30
40 40/60 60 60/75 60/90
ห้องสมุดไป่ตู้同 步
风冷式相对重量 (kg/kW)
发 电
循油冷却相对重量 (kg/kW)
1.05
机
0.89 0.69
0.85
0.66
喷油冷却相对重量 (kg/kW)
0.4
0.35 0.304
表2-2 航空发电机相对重量