第四章飞机交流电源系统
飞机输配电系统的控制及保护
检测发电机与电网 之间旳电压差
进行或运算 产生合闸信号
对合闸信号 放大
控制发电机投 入电网
自动并联装置原理电路
可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)
（二）交流负载旳自动均衡
确保并联运营旳各发电机间负载相等 即：各台发电机输出旳有功功率和无功功
率相等
无功负载均衡(reactive load sharing)
供电系统要求：两台发电机旳负载分配，在总负载接近 两台发电机额定负载之和时，要求能够接近于均衡状态
38
二、直流电源并联供电 直流电源投入电网旳条件
电源极性和电网极性相同 电源电压和电网电压相同
39
两台直流发电机并联原理图
要求： △I=I1I2=0
负载均衡旳概念
两台发电机并联，假如两台 发电机旳输出电流相等，各为负 载电流旳二分之一，则称负载分 配是均衡旳。
所以，未充分电旳蓄电池不应装机使用。
48
三、 交流发电机旳并联运营
交流发电机不并联运营旳优点
恒速传动装置之间不需要设置功率自动均衡装置，降低了 系统旳复杂性；
电气系统中某一部分旳扰动仅影响到与该台发电机有关旳 那一部分系统；
因为不需要考虑发电机负载均衡旳问题，能够充分利用单 台发电机旳全部容量
调整、控制与保护设备简朴，有利于提升系统旳可靠性
41
负载均衡旳条件
两个调压器所保持旳电压 相等，即U1=U2 两台发电机旳正线电阻相 等，即R+1=R+2
42
（二）提升负载分配均衡性旳措施
两台发电机旳转速不可能完全相同，引起 U1与U2不可能完全相同
各导线连接情况（拧紧、清洁情况等）不 同，接触器电阻不同，引起R+1与R+2不可能 完全相同
飞机电气系统（整理中）
第一章概述1 分析直流电源系统的优、缺点及其原因？优点：发电效率高、发电和系统重量轻、航空电子设备的电源装置重量轻、可靠性高、易实现不断供电及寿命周期费用低等。
缺点：1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也增大。
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优、缺点有哪些？优点：（1可以提高额定电压，使供电系统重量轻。
（2能够适应高空、高速的飞行条件。
（3交流电能容易变化。
缺点：（1恒速恒频交流电源系统中的恒速恒频传动装置（CSD）结构复杂、造价高、故障多、维护困难，是交流电源系统中故障率较高的一个部件。
（2交流电源系统中的控制与保护设备复杂，特别是并联运行时的控制保护更为复杂。
（3恒速恒频交流电源系统由于有恒速传动装置，无法用来启动发动机，必须另设启动设备。
3 提高飞机交流电源的电压有什么优点？由此带来的问题有哪些？可以减少输电线路上的电流，从而减轻电网重量；电压太高，绝缘材料的重量也会增加，并增加了熄弧的困难，影响人员安全。
4 航空交流电源的频率为什么定为400Hz？对发电机、电动机等旋转电机，提高频率一方面可以减少铁心体积，另一方面也使旋转电机的转速升高，但转速的升高受机械强度的限制，因此，只能增加电机的磁极对数来限制转速，这又会使电机结构变复杂；同时，频率升高还会使铁心的损耗加大，所以对旋转电机有一个最佳频率值。
5 飞机交流电网采用什么结构？有何特点？1）以机体为中心的三相四线制，2)中点不接地的三相三线制，第二章直流电源系统1.说明蓄电池的组成及参数;组成：极板、电解液、隔板、电池容器及附件组成参数：电动势、内电阻、放电电压、容量。
简述蓄电池容量的定义及其影响因素;蓄电池从充足电状态放电到终了电压时输出的总电量叫容量。
Q=I*T因素：活性物质的数量，极板与电解液的的接触面积，放电条件，维护使用。
2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的极板材料和放电化学反应方程式;铅酸蓄电池：正极板：二氧化铅—PbO2 ，负极板：铅—Pb 电解液：硫酸+水—H2SO4Pb＋2H2SO4＋PbO2放电→PbSO4＋2H2O＋PbSO4镍镉蓄电池：正极板：氢氧化镍Ni(OH)3 负极板：金属镉Cd 电解液：氢氧化钾KOH水溶液Cd + 2Ni(OH)3→Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23.简述铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的常见故障及使用注意事项;铅酸蓄电池：（1）自放电现象(2)极板硬化（3）活性物质脱落注意事项：1尽量避免大电流充放电、过充电，放电及剧烈震动；电池经全放电后，应立即进行充电；平时电池应处于充满电的状态，2使用中不能使极板暴露出电解液面，3使用中若不能经常全充全放，应隔一个月左右进行一次全充全放电，4在寒冷地区使用铅酸电池，勿使用完全放电，以免电解液因浓度过低而凝固，5保持清洁干燥，6新电池或经处理后干保存的电池，应存放在5-35摄氏度的通风干燥的室内。
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。
第四节飞机电气系统
航空蓄电池——一种化学电源，是化学能和电能 相互转换的装置。放电时，它把化学能转化为电能，向 用电设备供电；充电时，它又将电能转化为化学能储存 起来。
当飞机主电源采用直流电源系统时，航空蓄电池 通常与直流发电机并联供电。
正常飞行时，航空蓄电池处于被充电状态； 某些短时工作的“尖峰”用电设备工作时，作为电源系统的 辅助电源，与发电机并联一起向用电设备供电； 当发电机损坏时，作为应急电源向重要负载供电； 在应急状态下，还用作为起动发动机的电源 在地面时，又作为机上检查用的电源。
容量：30、40、60、90、120KVA 辅助电源：APU.G ； 应急电源：BAT 、INV 、RAT 、HMG 二次电源：TRU 特点：恒装的采购费用、维修费用、寿命周期费用 高；重量重、效率低、供电质量差；可靠性和可维 修性也较差。恒频。
（5）变速恒频交流电源系统（VSCF） 结构示意图：
碱性蓄电池有银锌蓄电池和镍铬蓄电池，它们的 电解质都是氢氧化钾。
银锌蓄电池的突出优点是体积小、重量轻、容量大、放电电 压平稳、自放电小；其缺点是寿命短、容易产生内部短路故障， 而且造价很高。
镍铬蓄电池与银锌蓄电池一样，也具有能适应大电流放电和 自放电小等优点；其突出的优点是寿命长，另外其低温性能好、 结构牢固、使用维护简便；其主要缺点是原材料来源少，因此造 价很高。
4）直流发电机的优缺点
缺点：可能产生电弧，烧毁换向器。 优点：并联比较容易，只要直流电压相等，正负极正确就可以通过电 源并联的方式提高供电系统的稳定性，飞机上通常用直流发电机和蓄 电池并联供电。直流发电机还可以作为起动发电机使用。
5）交流发电机的优缺点
优点：交流发电机没有换向器，不会产生火花，可靠性高，重量轻。 缺点：交流电并联比较困难，需要交流电的幅值、频率和相位完全 一致，否则并联时可能会损坏发电机，因此交流电通常不进行并联 供电。
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。
第四章飞机交流电源系统
（二）恒速传动的三种情况
1、恒装输入轴转速为制动点转速时
液压马达不转动时，（ n12 0）发动机通过差动齿轮系驱动发电机， 正好保持发电机转速为额定值所需要的输入轴转速 称n为1 制动点 转速。可由（4-6）令 n12 0 而求得：
（一）以机体为中线的三相三线制 实际上相当于三相四线制，只是以机体作中线而省去一根导线。这 种供电系统重量轻，单相负载的通、断及保护装置都比较简单，对 机上人员来说比较安全。 （二）中点不接地的三相三线制 单相负载的电压为线电压，缺点是单相负载的电压只有单一的一种 线电压。 （三）以单相为主而兼有三相的供电系统 它的交流电源是借助一台三角形联接的三相有刷交流同步发电机发 电的，但它只主用其中的 C2 C3 相以提供单相交流电源。
2、传动比
假定游星齿轮架 Z 2 的转速 n 2 输入环形齿轮 Z 3 （或 Z 4 ）的转速 n 3（或 n 4 ） 输出环形齿轮 Z 8 （或 Z 7 ）的转速 ，规定顺时针转动为正方向。 输入环形齿轮与输出环形齿轮之间的传动比为：
由式4-1可以求得 输出转速
i47
i38
Z7 Z4
n7Z Z7 4n4Z4Z7Z7n2
第三节恒速传动装置
一、概述 （一）恒速传动装置的位置 （二）轴向齿轮差动液压机械式恒速传动装置的基本组成 液压机械式恒速传动装置的主要组成包括传动系统、滑油系统、 调速系统和保护系统。 恒速传动装置输出轴的转速是由两部分合成的，一是发动机输入 轴的转速经过差动游星齿轮系直接传输的转速，它随发动机转速 的变化而变化。两者合成使恒速传动装置输出轴转速保持恒定。
四、正差动状态和负差动状态时的工作情况
飞机电源系统课件
效率原则
电源系统应尽可能减少能源浪 费，确保能源高效利。
适应性原则
电源系统应能适应各种环境飞 行条件，包括高海拔、高温、
极寒等极端环境。
模块化设计
便维护升级，电源系统应采模 块化设计。
电源系统实现方案与流程
01
02
03
方案一
直流电源系统：采直流发 电机飞机提供电力，该方 案结构简单、成本低，但 维护较困难。
整流器由硅整流二极管组成，利二极 管单向导电性将交流电转换直流电。
变压整流器变压原理
当交流电通过变压器时，由电磁感应 原理，变压器次级线圈电压发生变化 。根据需可选择升压或降压。
电源系统控制与保护技术
电源系统控制技术
确保电源系统稳定运行，需采各种控制技术，如自动励磁调 节、自动电压调节、自动频率调节等。些控制技术可自动调 整发电机输出电压、频率相位，满足负载需求。
正常运行。
05
飞机电源系统发展趋势与展 望
飞机电源系统技术发展趋势
高压直流电源系统
布式电源系统
随着技术进步，高压直流电源系统飞机得 广泛应具更高效率可靠性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ布式电源系统将多小型发电机散布置飞机 提高电源系统可靠性冗余性。
电力电子与电力变换技术
能源多元化
电力电子与电力变换技术应使得飞机电源 系统能够实现更高效、灵活能源管理。
飞机电源系统维护与保养
日常维护
定期飞机电源系统进行检查，包括发电机、变压整流器、电缆等部件外观检查、性能测 试清洁保养。还需电源系统运行参数进行监控，确保其正常范围内。
定期保养
根据飞机使情况制造商推荐，制定定期保养计划。保养内容可能包括更换磨损部件、清 洗积炭、检查电气连接等。保养完成后，需进行全面功能测试性能评估，确保电源系统
第4章 交流电源系统
调速系统组成
离心调速器
伺服油缸
保护系统作用
在恒速传动装置出现故障时，可以将发 电机与恒速传动装置脱开，以保护整套 机构不被损坏。
三、液压机械式恒速传动装置的简要工作原理
制动点转速
定义：为保持发电机转速在额定值所需要的恒 装输入轴转速(液压马达不转动）
液压机械式恒装三种工作状态
•1. 零差动工作状态；恒装输入轴转速等于制动点 转速时的工作状态 要点：液压马达不转动
Hydraulic Differential
Today's 60 kVA System IDG--71Lbs. Controls--9Lbs. Per Channel
Geared Differential 2 IDG Total Sundstrand System 1955 1965 1975Year 1985
0 1945
二、液压机械式恒速传动装置的主要组成
传动系统 滑油系统 调速系统 保护系统
液压机械式恒速传动装置
发动机
输入 脱开装置
游星齿轮架 中心齿轮
至转速调节系统 摇臂
液压泵 液压马达 发电机
滑油系统
差动齿轮系
传动系统组成
液压泵-液压马达 差动齿轮
滑油系统作用
对齿轮系统起润滑作用 对齿轮系统起散热作用 作为液压泵与液压马达组件传递功率的 介质
以单相为主而兼有三相的供电系统
汇流条
A
单相负载 自动驾驶仪
B
C
优点：节省导线 缺点：较多
交流供电质量的指标：
• 电压 • 频率
主要技术性能
• 额定电压：交流电网：115/200V 发电机： 120/208V
• 额定容量：交流发电机三相总视在功率
飞机交流电源系统课件
通过输出端子，电压 被输送飞机电网。
当转子发动机带动旋 转时，磁场定子中产 生，从而感应出电压 。
变压整流器原理
变压整流器将交流电转换直流电 。
它由变压器整流器两部组成。
变压器将交流电压降低适当水平 ，然后整流器将交流电转换直流
电。
电源系统控制与保护
01
控制装置调节发电机工作状态，确保电压频率稳定。
飞机交流电源系统组成与功能
组成
飞机交流电源系统主由发电机、整流 器、蓄电池、配电装置等组成。
功能
发电机产生交流电，整流器将交流电 转换直流电供给直流负载，蓄电池作 备电源，配电装置负责电能配控制。
02
CATALOGUE
飞机交流电源系统基本原理
交流发电机工作原理
交流发电机由转子、 定子输出端子组成。
统可靠性。
热备份冗余
关键电源模块，可采热备份冗余 设计，即运行两模块，当其中一 模块出现故障时，另一模块能够
自动接管。
05
CATALOGUE
飞机交流电源系统未发展
高性能发电机研发与应
总结词
随着航空工业发展，飞机电源系统求越越高，高性能发电机研发应成未重趋势。
详细描述
高性能发电机具更高效率可靠性，能够提供更加稳定电能输出。它采先进材料设 计，能够极端环境正常工作，满足现代飞机电源系统苛刻求。
特点
具高可靠性、高效率、高功率密 度、易维护等优点，能够满足飞 机各种飞行状态电需求。
飞机交流电源系统历史与发展
历史
飞机交流电源系统发展经历从直流电源交流电源转变，最初使直流电源，随着 技术发展，交流电源逐渐成主流。
发展
目前，飞机交流电源系统技术发展主体现提高效率、降低重量、提高可靠性等 方面，未还将进一步发展布式电源系统多电飞机等技术。
《飞机电源系统》课件
采用简单的直流发电机作为电源，功率小、可靠性差 。
现代飞机电源系统
采用大功率的交流发电机和先进的控制技术，具有更 高的可靠性和效率。
未来飞机电源系统
将采用更加先进的电源技术和能源，如燃料电池、太 阳能等，以实现更加环保和高效的电能供应。
02 飞机电源系统的 组成
电源装置
总结词
电源装置是飞机电源系统的核心组成部分，负责产生和提供 电能。
可靠性试验
进行各种环境下的可靠性试验，验证电源系 统的可靠性。
预防性维护策略
制定有效的预防性维护策略，降低电源系统 故障率，提高其可靠性。
04 飞机电源系统的 维护与保养
日常维护与保养
每日检查
检查电源系统各部件是否正常工作，如发现异常 应及时处理。
清洁保养
定期清洁电源系统表面，保持其清洁干燥，防止 灰尘和污垢影响正常工作。
1 2
可再生能源利用
利用太阳能、风能等可再生能源为飞机供电，减 少对化石燃料的依赖，降低碳排放。
高效储能技术
研发高性能的储能电池和超级电容器，提高能源 储存和释放效率，满足飞机短时高功率需求。
3
能源回收与再利用
利用先进的能量回收技术，将飞机滑行、制动等 过程中的能量回收并再利用于电源系统，提高能 源利用效率。
电源的特性
高电压特性
飞机电源系统通常需要提供高 电压以驱动各种电子设备。
大电流特性
由于飞机上设备众多，需要大 电流来满足设备的用电需求。
稳定性
电源必须稳定，以确保飞机上 电子设备的正常运行。
高效性
为了减少能源消耗和减轻重量 ，飞机电源系统需要高效工作
。
对电源系统的要求
安全性
飞机电源系统课程标准
《飞机电源系统》课程标准一、课程描述本课程是航空机电设备维修专业的职业能力课，是讲授飞机电气设备的基础理论知识。
通过本课程的学习，能对飞机电气设备有全面系统的了解，获得维修技术员的基本训练，初步具备分析判断故障、解决本专业实际维修问题的能力，为今后学习各种飞机电气设备打下坚实的基础。
二、课程目标总体目标：本课程的目标是使学生掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性，了解典型飞机电气控制系统的组成和原理，学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法。
(一) 基本素质教育目标1．具有航空质量观2．树立良好的安全与文明生产和环境保护意识3．具有热爱航空科学，具有创新意识和创新精神。
4．具有良好的职业道德。
(二)知识教学目标1．掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性2．了解典型飞机电气控制系统的组成和原理3．学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法(三)职业能力培养目标1．具有良好的学习方法和良好的学习习惯。
2．具有较好的逻辑思维能力。
3．具有良好的动手能力、分析和解决问题的能力以及实验能力。
4．具有独立工作，自律的能力三、与前后课程的联系1．与前续课程的联系(1) 《高等数学》，具备一定的推导和分析公式的基础知识；(2) 《实用英语》，能阅读一般英文资料，可以方便完成对机床的操作；（3）《电工与电子技术》，具有一定电工电子电路基础，对各类电路都能做到识读与分析。
2．与后续课程的联系(1)《飞机电子系统》，提供模拟数字电路设计、调试及应用的能力(2)顶岗实习四、学习内容与学时分配（一）学习内容第一章开关电器及其基本理论【教学内容要点】电接触和气体导电的基本理论；航空继电器；航空接触器；飞机上使用的机械式开关；电路保护电气。
【教学要求】了解电接触和气体导电的基本理论；了解航空继电器、接触器的基本工作原理和特性；了解飞机上使用的机械式开关；掌握电路保护电气。
飞机交流供电系统1
9
变速恒频交流电源系统
变速
变频
发动机
发电机
整流器
逆变器
交流
直流
恒频交流电
优点：电气性能好。VSCF电源输出频率恒定，
精度高，无频率瞬变现象。 取消了CSD，重量有所减轻。
缺点：允许的工作环境温度比较低，过载能力差
。结果复杂，可靠性相对较低，维护比较 困难。
式控制保护器 晶体管控制保
护器
七十年代
八十年代后
60
40
43
33
0.71~0.85
0.83
900~1500
2000
发电机与恒装 发电机与恒装组
组合化，集成 合化，微处理器
电路控制保护 晶体控制保护
器
器，数字化集成
化智能化
29
二、液压机械式恒速传 动装置的主要组成
传动系统 滑油系统 调速系统 保护系统
➢体积重量小 ➢电能转换效率高
缺点：发电机之间不能并联供电
适用范围：发动机的转速变化范围很小，
如涡轮螺旋桨发动机的飞机或 直升机。
7
恒速恒频交流电源系统
发动机
变速
恒速传 恒速 动装置
交流 发电机
恒频交流电
8
恒速恒频交流电源系统
➢ 恒频交流电对飞机上的各类负载都 适用，而且由于电源频率恒定，用 电设备和配电系统的重量比变频系 统轻，配电也比较简单；
24
§2-2恒速恒频交流电源
25
一、概述
➢ 恒速恒频简称CSCF
(Constant Speed Constant Frequency)
航空器电源
航空器开关电源1.1 概述一、飞机电源系统的组成1、主电源—指由发动机传动的发电系统供电对象：机上全部电气负载2、辅助电源和地面电源工作场合：辅助电源—地面或空中（备用电源），地面电源—地面辅助电源的种类：航空蓄电池和辅助动力装置传动的发电机（即APU．G）。
3、应急电源—飞行中主电源全部失效，给关键设备供电应急电源种类：应急直流电源—航空蓄电池，应急交流电源—冲压空气涡轮发电机、静变流器4、二次电源—主电源经过变换形式后得到的电源种类：AC→DC：变压整流器（TRU）DC→AC：旋转变流机、静止变流器二、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）结构示意图：发动机—变速器—发电机特点：由同步发电机的公式f = pn/60 可知，此时交流电的频率是变化的适用场合：涡浆飞机3、恒速恒频交流电源（CSCF）结构示意图：发动机—恒装—发电机特点：有恒装，成本高；恒频。
适用场合：喷气式飞机4、变速恒频交流电源（VSCF）结构示意图：发动机—发电机—变频器特点：无恒装，维护方便；过载能力差。
适用场合：各式飞机三、飞机电网的连接方式1、低压直流电源系统单线制。
直流发电机的负线接到机体上特点：减轻电网重量。
2、交流电源系统—有两种连接方式：①以机体为中线的三相四线制（图1-2）优点：有两个电压可供选择；发生故障时，对机上人员较安全。
②无中线的三相三线制（图1-3）特点：只有一个电压；故障时对机上人员更危险四、供电方式：1、低压直流电源系统—都是并联供电：发电机-发电机或发电机-蓄电池并联图1-2 以机体为中线的三相四线制图1-3 无中线的三相三线制四、飞机电源系统的参数1、直流电源—电压：28．5V2、交流电源：①电压：115/200V或120/208V考虑因素：a、功率及发电和配电系统的重量：U↑→重量↓b、馈线允许压降及强度：U↑→I↓→导线细→线路压降↑；同时导线强度↓c、人员安全性：U↑→安全性↓②频率：400Hz依据：a、电磁设备的重量：对变压器/互感器：f↑→重量↓对旋转电机：在400Hz左右重量最小。
第四节飞机电气系统
（2）变速变频交流电源系统（VSVF ） ——此时发电机由发动机通过减速器直接驱动。该电源 输出的交流电频率随发动机转速变化，对用电设备要求 很高。A380有采用。
结构图：
特点：不需要CSD ，结构简单，重量轻，可靠性高。 适用机型：涡桨飞机：接近于恒频交流电
涡喷飞机：需另配变频器
（3）混合电源系统 组成：低压直流 + 变速变频交流电源 应用：30座以上80座以下的 支线飞机 特点：变频交流电适合供给加热和防冰负载；支线
当飞机主电源采用交流供电系统时，航空蓄电池仅 用作应急电源。 航空蓄电池按电解质的性质，分为酸性蓄电池和碱 性蓄电池
酸性蓄电池主要是铅蓄电池，其电解质是稀硫酸。
铅蓄电池具有电势高、内阻小、能适应高放电率 放电以及成本较低等优点，所以应用广泛；其缺点是 机械强度差、自放电大、寿命短、使用维护不够简便。
④ 外接地面电源（EP ）： 工作场合：飞机在地面 类型：电源车（柴油发电机组）、中频电源、电瓶车 作用：加油、装卸货物、清洁、地面检查、起动主发
动机等
⑤ 二次电源：
概念：将主电源电能变换为另一种 形式或规格的电能
类型：DC →AC ：旋转变流机、静止变流器 AC →DC ：变压整流器； DC →DC ：直流升压机、直流变换器
容量：30、40、60、90、120KVA 辅助电源：APU.G ； 应急电源：BAT 、INV 、RAT 、HMG 二次电源：TRU 特点：恒装的采购费用、维修费用、寿命周期费用 高；重量重、效率低、供电质量差；可靠性和可维 修性也较差。恒频。
（5）变速恒频交流电源系统（VSCF） 结构示意图：
在用电设备接入供电系统之前，电流表指示为零，当用电设备 开关接通后，电流表指示用电设备消耗的电流值。
飞机供电系统
电源的备份：主电源、辅助 电源、应急电源等
电源的种类：交流电源、直 流电源、混合电源等
电源的监控：监控电源的工 作状态、电压、电流等参数
电源的维护：定期检查、保 养、维修等措施
负载分类：根据重要性和优先级对负载进行分类管理 负载控制：根据飞行阶段和系统状态对负载进行控制和调节 负载均衡：确保飞机供电系统在不同飞行阶段均能稳定运行 负载保护：防止过载和短路等异常情况对供电系统造成损害
定义：一种采用 变速发电机和电 力电子变频器构 成的供电系统能 够实现恒频输出。
工作原理：通过 控制发电机转速 和电力电子变频 器的工作状态实 现输出电压和频 率的调节。
特点：具有较高 的供电质量和效 率能够满足各种 用电设备的不同 需求。
应用范围：广泛 应用于现代飞机、 无人机等航空器 中。
飞机供电系统
汇报人：
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飞机供电系统的组 成
飞机供电系统的类 型
飞机供电系统的特 性
飞机供电系统的管 理
飞机供电系统的应 用和发展趋势
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飞机供电系统的组 成
电源装置：提供 电能包括发电机、 蓄电池等
电源控制装置： 控制电源的输出 和保护电源系统 包括电源控制面 板、控制电路等
飞机供电系统的维护性是指其可靠性和可维护性以确保飞机的安全运行。
飞机供电系统的维护性要求较低因为其设计通常采用高可靠性的组件和冗余设计。
飞机供电系统的维护性可以通过定期检查和测试来确保从而延长其使用寿命。
飞机供电系统的维护性可以通过采用先进的维护技术和工具来提高高效性的实现得益于先进的供电技术和设备如高效率的发电机和变压器等能够降 低能源损耗提高能源利用效率。
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NG飞机交流电系统
交流电 － 介绍目的交流电产生并控制三相115／200伏，交流，400赫兹的电源，用于电源系统。
24—20—00—000 R e v 0 11/16/199624—20—00—000 R e v 0 11/16/1996交流电 － 介绍交流电负载分配外部电源直流电电源交流发电 发电机传动交流电 － 分配和自动控制 － 概况介绍本页空白24—20—00—001 R e v 8 07/09/1999交流电 － 分配和自动控制 － 概况介绍概述交流电系统是三相，四线制系统，正常使用电压115／200伏，400赫兹。
交流系统有下列四个电源：－ 整体传动发电机1（IDG 1） － 整体传动发电机2（IDG 2） － 外部电源正确使用驾驶舱中的电门操纵电源。
没有自动电源选择。
最后选择优先。
电源分配电源系统的交流部分有独立的左和右系统（非－并联）。
这就意味着两个电源不会同时给同一交流转换汇流条供电。
如果只有一个电源可以供电，交流系统的左右部分连在一起。
汇流条电源控制组件（BPCU ）在下列任何情况下，将左右系统连接在一起：－ 失去到左或右转换汇流条的电源 － 外部电源是唯一电源 － APU 电源是唯一电源 每个交流转换汇流条得到并给其他汇流条分配电源。
通常每个交流转换汇流条都是有电的，除非所有电源都不工作，或者将其断开。
地面勤务汇流条有下列两种途径得到电源：－ 使用驾驶舱中的电门关闭EPC 和BTB ，并通过转换汇流条供电－ 使用前服务面板上的电门给地面勤务汇流条供电主电瓶充电器从地面勤务汇流条2得到电源，辅助电瓶充电器从地面勤务汇流条1得到电源。
主汇流条从转换汇流条得到电源，BPCU 控制到主汇流条的电源。
如果电源超过限制，BPCU 打开主汇流条继电器。
正常时，交流转换汇流条1给交流备用汇流条供电。
备用时，交流备用汇流条也可从静变流机得到电源，静变流机从直流系统得到电源（电瓶或电瓶充电器）。
转换汇流条给厨房供电，如果厨房电源超过限制，BPCU 打开厨房断电器。
飞机交流电源概述
缺点
（1）恒速传动装置结构复杂，造 价高，维护困难。 （2）交流电源系统的控制和保护 设备比较复杂，特别是并联运行时 的控制更为复杂 。
3
飞机交流电源系统的主 要形式
飞机交流电源系统四个环节：
发电 输电 供电系统
配电பைடு நூலகம்
用电
电网
4
飞机交流电源系统发电的主要形 式
飞机交流电源系统
变频交流电源
恒频交流电源
大中型民航客机采用交流电 源系统的主要因素
电源容量增加，需要提高电 源电压以减轻系统重量 工作环境限制
随着飞机飞行高度的增加，直 流电机炭刷和整流子的磨损变 得越来越严重
用电量增加，电机发热增加，
1
交流电源系统具有如下优点
交流发电机没有换向器， 特别是无刷交流发电机没 有电刷和滑环，同时采用 喷油冷却，工作可靠性大 大提高； 电源电压高，使得交流发 电机的电网和设备重量减
变速变频
(VS VF)
恒速恒频
(CSCF)
变速恒频
(VSCF)
5
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一、飞机电源系统的发展概况
（一）飞机电源系统安装容量的增长 早期的中小型飞机的机载电源是以直流为主的。中型涡轮螺旋
桨飞机上，出现了交、直流发电机共有的情况。大型飞机以交流电源 为主。 (二)飞机电源发展的几个阶段
按照飞机动力装置的发展情况，可分为以下几类： 1、活塞式飞机的电源概况 采用28V的低压直流电源系统，电源容量只有几kW至十几kW，以蓄 电池作为应急电源，少量负载用的交流电源则由旋转变流机提供。 2、涡轮螺旋桨飞机的电源概况 自50年代以来，在一些飞机上逐渐发展和采用了交流电源系统，交 流与直流电源并重 3、喷气式飞机的电源概况 喷气式飞机的电源系统均以交流电作为主电源。
（一）以机体为中线的三相三线制 实际上相当于三相四线制，只是以机体作中线而省去一根导线。这 种供电系统重量轻，单相负载的通、断及保护装置都比较简单，对 机上人员来说比较安全。 （二）中点不接地的三相三线制 单相负载的电压为线电压，缺点是单相负载的电压只有单一的一种 线电压。 （三）以单相为主而兼有三相的供电系统 它的交流电源是借助一台三角形联接的三相有刷交流同步发电机发 电的，但它只主用其中的 C2 C3 相以提供单相交流电源。
四、正差动状态和负差动状态时的工作情况
（一）正差动工作方式 （二）负差动工作方式
第三节恒速传动装置
一、概述 （一）恒速传动装置的位置 （二）轴向齿轮差动液压机械式恒速传动装置的基本组成 液压机械式恒速传动装置的主要组成包括传动系统、滑油系统、 调速系统和保护系统。 恒速传动装置输出轴的转速是由两部分合成的，一是发动机输入 轴的转速经过差动游星齿轮系直接传输的转速，它随发动机转速 的变化而变化。两者合成使恒速传动装置输出轴转速保持恒定。
（一）传动关系和传动比
1、传动关系
任何两个外接齿轮转动方向总是相反的，而内接齿轮的转向总是相 同的。
输入齿轮反时针旋转——游星齿轮架顺时针旋转——带动装在齿轮 架上的两组游星齿轮旋转
1、液压马达不转时，第一组游星齿轮反时针——第二组游星齿轮顺 时针——输出环形齿轮顺时针——输出齿轮反时针 2、液压马达顺时针转动——输入环形齿轮反时针转动——第一组游 星齿轮反时针——与前述相同——输出齿轮转得更快 3、液压马达反时针转动——输出齿轮顺时针方向转动——输出齿轮 反时针方向的转速降低。
n1
1 2
Z9 Z8
Z2 Z1
n9
输入转速等于制动点转速下的工作方式称为零差动工作方式。 2、恒装输入轴转速低于制动点转速时 在这种情况下，单靠机械传动，发电机的转速低于额定转速，为了 保持发电机恒速，必须由液压马达的转动补偿。 正差动工作方式 3、恒装输入轴转速高于制动点转速时 此时，单靠机械传动，发电机转速将高于额定转速，液压马达输出 齿轮反时针方向转动。
第二节飞机交流电源系统的基本形式及主要参数
（一）变速变频交流电源系统 在变速变频交流电源系统中，交流发电机是由发动机通过减速器直 接传动的，它输出交流电的频率是随发动机转速的变化而变化的。 （二）恒速恒频交流电源系统 优点:1、对飞机上的各类负载都适用 2、恒频交流发电机可单台运行，也可以并联运行，而且电气性能好， 供电质量高。 （三）变速恒频交流电源系统 恒速传动装置结构复杂，成本高，可靠性低，维护比较困难。出现 了变速恒频系统。
第四章飞机交流电源系统
飞机电源：作用是产生和传输电能以供机上各种用电设备用电。 现代飞机电源系统一般由主电源、二次电源、应急电源和辅助电源组 成。 主电源系统：是飞机上全部电器负载的能源 二次电源：用来变换主电源的电压、电流或频率的电源设备；应急电 源：作为一个独立的电源系统，当主电源系统失效时由应急电源向机 上重要用电设备供电。 辅助电源系统：航空发动机不运转时，由辅助动力装置驱动而发电。 常用于地面检查，在空中也可用于给机上用电设备供电。
Z4 Z7
n4
பைடு நூலகம்
Z4 Z7 Z7
n2
n9
2 Z8 Z9
Z1 Z2
n1
Z8 Z9
Z12 Z3
n12
（二）恒速传动的三种情况
1、恒装输入轴转速为制动点转速时
液压马达不转动时，（ n12 0 ）发动机通过差动齿轮系驱动发电机， 正好保持发电机转速为额定值所需要的输入轴转速 称n为1 制动点 转速。可由（4-6）令 n12 0 而求得：
二、飞机交流电源系统供电方式的分类
（一）并联供电 将多台频率相同的交流发电机并联起来，同时向机上所有汇流条 供电，称为并联供电。优点是发电机利用率高，系统工作可靠。 （二）单独供电 在正常状态时，每台发电机单独向各自的汇流条供电，只在故障 时实行转换，这种方式称为单独供电。
三、交流电网供电馈线的连接方式
2、传动比
假定游星齿轮架 Z 2 的转速 n2 输入环形齿轮 Z 3 （或 Z 4 ）的转速 n3（或 n4 ） 输出环形齿轮 Z 8 （或 Z 7 ）的转速 ，规定顺时针转动为正方向。 输入环形齿轮与输出环形齿轮之间的传动比为：
由式4-1可以求得 输出转速
i47
i38
Z7 Z4
n7
二、交流电源系统的主要优缺点
（一）为什么要用交流电源作为主电源 1、电源容量的增加，要求提高电压以减轻重量 2、飞机电源工作环境条件的变化，迫使采用交流电源。 3、电压和功率变换的要求
（二）交流电源系统的主要优缺点
1、主要优点： （1）交流发电机工作可靠性大大提高。 （2）电源电压的提高，使交流发电机和电网设备重量大大减轻。 （3）交流电能易于变换，即易于变压和整流。 2、主要缺点： （1）恒速传动装置结构复杂，造价高、故障多，维护困难。 （2）交流电源系统的控制保护设备比较复杂，特别是并联运行 时的控制保护更为复杂。
二、差动游星齿轮系的工作原理
恒装输出齿轮的转速由恒装输入齿轮的转速（决定于发动机）和输入 环形齿轮的转速（决定于液压马达输出齿轮转速）共同决定。 恒速传动装置的基本工作原理：液压马达输出齿轮的转速是自动调节 的，恒装输入转速随发动机变化时，相应改变液压马达输出齿轮的转 速，就可以保持恒装输出转速恒定。