第1章 飞机电源系统概述
《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。
航空飞机电源系统教案(经典87页)教案资料
航空飞机电源系统教案(经典87页)第一章概述第一节飞机电源系统的发展概况飞机电源系统的作用:----产生和传输电能以提供机上各系统的各种用电设备用电（如飞行控制，飞行管理，雷达，通信导航，防冰加温，生活服务和照明等）。
分类：1、机载电源主要以直流为主的早期的中小型活塞式发动机飞机，如安-2、运-5、立-2、伊尔-12和C-46飞机等，其28伏的低压直流电源由（活塞式）发动机经过减速器直接驱动直流发电机，28V低压直流电源系统，又配备有交流电源系统安-12、安-24、运-七、肖特-360和SAAB-340\ERJ-145等机型另外，应急电源由蓄电瓶提供，少量负载用的交流电源则由旋转变流机（直流→直流电动机→交流发电机→交流）提供。
2、以交流电作为主电源，直流电源从交流电网中经变压整流，稳压而获得涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机飞机的电源系统。
在这些飞机上，交流电源系统采用了无刷交流发电机；每台交流发电机由相应的发动机通过恒速传动装置（CSD）来驱动，飞机上，恒速传动装置与交流发电机合为一体，成为所谓的整体传动发电机（IDG）。
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除飞机上采用的晶体管调压，从而既降低了飞机设备的重量，又提高了系统的工作可靠性。
控制电路在保留了某些继电器、接触器的基础上，增加了晶体管元件，集成电路和电子计算机，使系统自动化程度大大提高。
数字、文字信息显示代替了过去的某些指示仪表；EICAS / ECAM一些主要部件都具有自检测功能。
波音777飞机的交流发电机最大120KVA；在757飞机上，应急系统还增设了RAT（冲压空气涡轮）驱动的交流发电机，其容量为7.5KVA，（HMG：A-340---2.5KVA）它与原有的电瓶、静变流机系统一同向飞机重要交、直流负载提供应急电源，大大提高了系统的工作可靠性。
现代飞机电源系统组成：1、主电源：主电源系统是飞机上全部电器负载的能源；2、二次电源：二次电源是用来变换主电源的电压、电流和频率的电源设备，如变压整流器、变流机等；3、应急电源：应急电源作为一个独立的电源系统，当主电源失效时，由应急电源向机上重要用电设备供电；4、辅助电源：辅助电源系统只存在于大型飞机和某些中型飞机上，功用是在航空发动机不运转时，由辅助动力装置（APU）驱动发电机而发电，常用于地面检查，在空中也可用于给机上用电设备供电。
飞机电气系统PPT全套课件
59
直流发电机
60
直流发电机
电容器
引线组件
接线柱 火花抑制盒 接线盖
夹子
带窗孔 的带 与驱动端相 对的端架
夹板
密封滚珠轴承
转轴和 板组件 转轴花键 轴承支承架
端盖 挡盖
滚珠轴承
电刷
电枢
磁轭和 激磁线圈
61
直流发电机
➢ 标称电压为30V（对应的电网 电压一般为28V）
➢特点：既有遥控式的特点，又简化了控制 线。
19
正常和非正常供电
➢ 正常供电 :
在各个飞行 阶段均可完 成对用电设 备的供电任 务
➢ 非正常供电：
系统的短时意 外失控状态
20
主电源容量
➢ 飞机上主发电系统的台数与单 台发电系统额定容量的乘积
➢ 直流电源容量单位为千瓦(kW) ➢ 交流电源为千伏安(kVA)
电阻较小，一般为百分之几 到千分之几欧姆。 3.端电压 充电 U=E+IR 放电 U=E-IR
44
铅蓄电池放电曲线
极板附近及 孔隙中的电 解液浓度迅
速下降
A
2.0
B
U
1.5
E
F
C D
极板孔隙中的 硫酸浓度与极 板外的浓度达
到一定值
1.0
孔隙内硫酸
0.5
迅速下降
扩散 作用
极板 硬化
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
t(h)
45
铅蓄电池充电曲线
2.6
2.4 b
2.2 a
2.0
1.8
de U
c
E
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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。
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。
飞机的神经网络——电源系统
飞机的神经网络——电源系统若一架飞机是一个鲜活的生命，那么它拥有坚实的躯干如结构，流通的血液如燃油，跳动着的心脏如发动机，敏锐的感知如传感器，核心的控制及遍布全身的神经网络如电源系统。
随着航空技术的飞速发展，先进的电子电气技术在民用航空运输机上的使用越来越普遍，飞机电源系统也显得越来越重要。
下面来为大家介绍一下飞机上的电源系统。
一、飞机上的电是不一般的电目前民用飞机上的电既有直流又有交流。
常用的是：28V的低压直流电和115V/400HZ的恒频交流电。
直流电往往用于控制，起开关作用。
而交流电则是负责能量传输，控制电传操纵和飞行控制。
飞机电源分种类：主电源、辅助电源、应急电源、二次电源和外接电源。
主电源是由发动机驱动主发电机产生，供给飞机上的全部用电设备。
辅助电源由电瓶或APU驱动的发电机产生。
它一般在地面工作，也可在空中替换失效的主发电机供电。
应急电源由电瓶、静变流器、冲压空气涡轮发电机或液压马达驱动发电机产生。
应急电源容量较小，只能向飞机上最重要的用电设备供电，以保障飞机紧急着陆或返航。
二次电源主要是变压整流器（TRU）。
它并没有单独的发电机产生电能，只是将飞机上的三相交流电转变为直流电。
外接电源应用于地面，通过电瓶车或廊桥电源将电能传输到飞机上。
二、飞机上的用电器飞机上用电器即机载电子电器设备，种类繁多，用途各异。
一般大功率的负载用高压交流电，小功率的负载用低压直流电。
根据保障飞行的重要程度，可将电子电气负载划分为三个等级：（一）飞行关键负载或最重要负载是保障飞机安全的设备，包括发动机运行控制、飞机操纵控制、防火、导航、通讯、起落架收放等。
采用4余度供电，即两套相互独立的主电源，一套备用电源和一套应急电源。
即使在紧急状态下也可向关键负载供电，确保最低飞行安全。
（二）任务关键负载或重要负载是保障正常飞行任务的设备，包括座舱的温控制、除防冰设备等。
采用3余度供电，即两套独立的主电源和一套备用电源。
《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》课件
飞机电源系统的分类
根据电源的不同类型和工作原理，飞机电源系统可以分为内燃机供电系统、 涡轮机供电系统以及外部供电系统。
不同类型的飞机电源系统具有不同的特点和适用场景，例如内燃机供电系统 适用于小型飞机，而外部供电系统适用于地面维护和测试。
飞机电源系统的设计
飞机电源系统的设计必须遵循一些基本原则，包括可靠性、效率、安全性和 可维护性。
《飞机电源系统》PPT课 件
# 飞机电源系统
在本课程中，我们将介绍飞机电源系统的基本概念、分类、设计、故障排除 以及发展趋势。让我们一起来探索这个关键的飞行器系统！
介绍飞机电源系统
飞机电源系统是保证飞机正常运行所必需的关键系统之一。它提供了电力以 驱动飞机的各种设备和仪器。 飞机电源系统的组成主要包括电源装置、电源管理系统、电源分配系统等。
飞机电源系统的发展趋势
随着科学技术的不断进步，飞机电源系统也在不断演进和创新。 未来，飞机电源系统可能会采用更高效的能量转换技术，提高系统可靠性和适应性。 同时，新材料和新工艺的应用将使飞机电源系统更轻量化、高性能化。
总结
通过本课程的学习，我们对飞机电源系统有了更深入的了解。 飞机电源系统在飞机运行中起到至关重要的作用，它影响着飞机的可靠性、 安全性和维持性。
设计飞机电源系统需要进行详细的系统分析和计Βιβλιοθήκη ，确保系统能够满足飞机 各项电力需求。
此外，设计人员还需考虑电源系统集成的空间、重量和热管理等因素。
飞机电源系统的故障排除
飞机电源系统可能会遇到各种故障，例如电源装置故障、电磁干扰等。 故障排除需要按照一定的流程，使用合适的工具和方法进行诊断和修复。 及时发现和解决故障对保证飞机正常运行至关重要。
航空电气概论飞机电源系统概述.
无刷交流发电机：无磨损，可采用喷油
交流电源系统的主要优 点
冷却，可靠性提高；
电源电压高（115V或235V）→发电机和
电网重量减轻；
交流电能易于变换，即易于变压和整流
15
飞 CSCF交流电源的主要缺点 机 1）CSD 结构复杂，造价高，维护困难。 电 2）交流电源系统的控制和保护设备复杂， 源 特别是并联运行时的控制更为复杂 。 系 统 飞机主电源发展趋势：
恒频交流电
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 较简单；
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；
有CSD，费用高；无法实现起动/发电。
11
缺点：允许的工作环境温度比较低，过载能 CAUC 力差。结构复杂，可靠性相对较低。 应用：MD90（主电源）； A380+B787（二次电源）
17
飞 机 电 源 系 统
CAUC
以机体为中线的三相四线 制
A
单相 负 载
A
0 B C
C
B
三相 负 载 单相 负 载 单相 负 载
18
飞 机 电 源 系 统
CAUC
以机体为中线的三相四线制
优点：
① 供电系统重量比较轻；
② 可提供两种电压；
③ 单相负载控制、保护设备较简单。
19
飞 机 电 源 系 统
CAUC
1）无CSD的VSVF电源，115V→235VAC 2）270VDC，无刷
16
飞 机 电 源 系 统
CAUC
飞机电网的线制及参数
接地系统：机体为地线/中线 不接地系统：另设地线/中线 直流电源：单线制 交流电源：两种
《直升机电气与仪表系统》课件——交流电源系统
额定容量：交流发电机三相总的视在功率。
主要技术性能
单位：千伏安(kV. A)。 功率因数：额定负载时的功率因数(一般为0.75，感性)。
频率：一般为400Hz。
转速：常见转速为6000r/min、8000r/min、12000r/min、 24000r/min。
小结
1 交流电源系统概述 2 交流发电机组成 3 交流发电机工作原理 4 交流发电机性能参数
航空同步发电机的磁极几乎都是凸极结构
二、交流发电机的组成
直升机交流电源中，普遍采用同步发电机。按励磁系统结构是否带有电刷，可 分为有刷交流发电机和无刷交流发电机两大类。有刷交流发电机存在输出功率小、 可靠性差、维护工作量大的缺点，目前直升机上大多采用无刷交流发电机。
无刷交流发电机的结构形式
三级式 二级式
电枢式交流发电机。
三、交流发电机的工作原理
当发动机带动发电机转子转动后，交流励磁机的转子电枢绕组切割剩磁产生 剩磁电压，经旋转整流器整流后输送到主交流发电机的转子励磁线圈上，从而产 生磁场。
PART. 04
交流发电机性能 参数
四、交流发电机性能参数
空载到额定负载：(115±10)V。
100%到125%额定负载：(115±1.5)V。
PART. 03
交流发电机工作 原理
三、交流发电机的工作原理
二级式无刷交流同步发电机主要由交流励磁机、主交流发电机和旋转整流器组 成，这种发电机的外壳里同轴安装着两台交流发电机。
三、交流发电机的工作原理
左侧部分 为一台大功率旋转
磁极式交流发电机，该 电机称为主发电机。
无刷交流发电机的结构
右侧部分 为一台小功率旋转
交流发电机
1 熟悉交流电源系统概述 2 熟悉交流发电机的分类 3 掌握交流发电机的组成 4 熟悉交流发电机的工作原理 5 掌握交流发电机性能参数
飞机电源系统2
1．2 飞机电源系统的主要类型
一．低压直流电源系统
二．变速变频交流电源系统（VSVF）
发动机
变速器
发电机
三．混合电源系统
四．恒速恒频交流电源系统（CSCF）
发动机
恒装
发电机
五．变速恒频交流电源系统（VSCF）
发动机
发电机
变频器
U(V)
VSCF 110
加载 (100%)
100
IDG
90
f(Hz) VSCF
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
加载(100%)
400
IDG
390
APU.G
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 t(s) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t(s)
U(V) 卸载(100%)
140
IDG
130
f(Hz) 410
IDG
400 VSCF
卸载(100%) APU.G
120
VSCF
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 t(s) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t(s)
14-销子；15-液压马达输出齿轮Z12；16-弧形槽；17-进出油口
QP
理想调节特性
实际调节特性 0
P
FN
F
F
FM
飞机供电系统Ch1 绪论
配电方式分类
集中式 分散式
混合式
集中式配电
中央配电盘：电能全部 接到该配电盘。 应用：于小型飞机 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。
用 电 设 备 用 电 设 备
G
G
中央汇流条
用 电 设 备
用 电 设 备
分散（独立）式配电
结构：多组集中配电， 组与组间不接通，仅在 一组电源故障后，负载 转换。 优点：短路影响范围小 ，可靠性高。 缺点：大负载起动时电 压脉动大，故障转换时 中断供电
固态配电——应用计算机通过数据总线收集全机供电状 态与所需电功率传输的控制信息，并进行处理，然后又通 过数据总线发送控制信息至控制装置，控制分布在全机与 用电设备直接相连的固态功率控制器，以有效接通或断开 负载，实现配电功能。此种配电方式运用了多路传输技术 ，配电控制处于分布式状态，属分布式配电方式。
二次能源（Secondary Energy Sources)装置： 是航空航天器上能产生非一次能源形式能量的动力装置，以 提供航空航天器上非一次能源形式能量才能正常工作的功能 设备对动力的需求。航空航天器上的非一次能源形式能量有 液压能、气压能和电能等，所以二次能源有液压能源、气压 能源和电能源等。
(2) 基本参数选择
4.系统的相、线制—以飞机为例。 (a) 直流系统线制: 有单线制与双线制，其中单线制采用飞机壳体为负线， 是飞机常用线制。 (b) 交流系统的相线制: 飞机常采用三相四线制，其中中线接地(飞机壳体) ，与单相相制比效率高、重量轻；与三相三线制比具有能同时获得二种电压 值和容错供电能力强等特点。
电源系统 -二次电源
一般情况下也将二次 电源作为一种飞机电 源，它将一次电源或 主电源的电能形式变 换成另一种或多种电 能形式的设备与装置 ，以满足装载用电设 备对电能形式的不同 需求。 当用电设备自带二次 电源时，此电源称为 该用电设备的内部电 源或机内电源。
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。
航空飞机电源系统教案(经典87页)
第一章概述第一节飞机电源系统的发展概况飞机电源系统的作用:----产生和传输电能以提供机上各系统的各种用电设备用电（如飞行控制，飞行管理，雷达，通信导航，防冰加温，生活服务和照明等）。
分类：1、机载电源主要以直流为主的早期的中小型活塞式发动机飞机，如安-2、运-5、立-2、伊尔-12和C-46飞机等，其28伏的低压直流电源由（活塞式）发动机经过减速器直接驱动直流发电机，28V低压直流电源系统，又配备有交流电源系统安-12、安-24、运-七、肖特-360和SAAB-340\ERJ-145等机型另外，应急电源由蓄电瓶提供，少量负载用的交流电源则由旋转变流机（直流→直流电动机→交流发电机→交流）提供。
2、以交流电作为主电源，直流电源从交流电网中经变压整流，稳压而获得涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机飞机的电源系统。
在这些飞机上，交流电源系统采用了无刷交流发电机；每台交流发电机由相应的发动机通过恒速传动装置（CSD）来驱动，飞机上，恒速传动装置与交流发电机合为一体，成为所谓的整体传动发电机（IDG）。
飞机上采用的晶体管调压，从而既降低了飞机设备的重量，又提高了系统的工作可靠性。
控制电路在保留了某些继电器、接触器的基础上，增加了晶体管元件，集成电路和电子计算机，使系统自动化程度大大提高。
数字、文字信息显示代替了过去的某些指示仪表；EICAS / ECAM一些主要部件都具有自检测功能。
波音777飞机的交流发电机最大120KV A；在757飞机上，应急系统还增设了RAT（冲压空气涡轮）驱动的交流发电机，其容量为7.5KVA，（HMG：A-340---2.5KV A）它与原有的电瓶、静变流机系统一同向飞机重要交、直流负载提供应急电源，大大提高了系统的工作可靠性。
现代飞机电源系统组成：1、主电源：主电源系统是飞机上全部电器负载的能源；2、二次电源：二次电源是用来变换主电源的电压、电流和频率的电源设备，如变压整流器、变流机等；3、应急电源：应急电源作为一个独立的电源系统，当主电源失效时，由应急电源向机上重要用电设备供电；4、辅助电源：辅助电源系统只存在于大型飞机和某些中型飞机上，功用是在航空发动机不运转时，由辅助动力装置（APU）驱动发电机而发电，常用于地面检查，在空中也可用于给机上用电设备供电。
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。
第章B7飞机电源系统
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37
BPCU和GCU功能
BPCU和GCU控制并保护电源系统。 GCU控制并监控电源质量。GCU控制GCB的通断 GCU和BPCU可相互联系。 BPCU与GCU一起控制BTB的位置。 BPCU控制卸载继电器（主汇流条和厨房汇流条）
起动变换组件（SCU）控制APU发电机的电压， AGCU与SCU一起保持APU发电机电源良好。 AGCU监控电源的质量。APU电源质量不好会使 AGCU断开APB。
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30
IDG输出电源控制
GCU从下列三个地方监控IDG输出电源的质量： ① 在IDG中线侧的电流互感器（NCT），在发电机
和接地之间；
② 差动保护电流互感器（DPCT），在发电机和 GCB之间的馈线上；
③ 在发电机到AVR的反馈线路上，在GCB之前 （POR）。
相位超前接头 三相交流反馈导线和地线安装在这一接头上。
29
IDG电气接头功能
电气接头A： ⑴ 将中线电流互感器（NCT）信号发送给GCU； ⑵ 从IDG脱开电门（P5）断开电磁线圈电源； ⑶ 将PMG输出的交流电提供给GCU。 电气接头B： ⑴ 来自于GCU的交流励磁机磁场直流电源输入； ⑵ 将IDG的滑油压力信号传送给P5面板上的
“DRIVE”灯。
DRIVE、XFR BUS OFF、SOURCE OFF、 GEN OFF BUS
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42
GCU的输入/输出信号
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GCB的控制逻辑（1）
GCB－人工闭合条件——“与”逻辑 ⑴ 控制电门1瞬时到ON位 ⑵ 防火电门在正常位 ⑶ 电源质量OK ⑷ GCU有来自显示电子组件（DEU）的准备加载
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七,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. 原因:有电刷,电压低,电流大→发电机的 体积重量及输电线路重量增大. 例如:航空直流发电机:18KW,重量为 41.5kg,喷油冷却航空交流发电机:60KVA 重量为17kg左右.
低压直流电源系统的缺点(续)
结构示意图: 特点: ① 无CSD,可靠性高,寿命周期费用低;但 技 术不稳定. ② VSCF电源与CSCF电源可互换,不需改变 配电和用电部分,通用性强. 应用:MD-90
VSCF与CSCF交流电源系统 供电质量对比
六,270伏高压直流电源系统
特点: —发电效率高; —发电和配电系统重量轻; —航空电子设备的电源装置重量轻; —易实现不中断供电及寿命周期费用低等优点 应用:军用飞机
二,飞机电网结构
直流电源:单线制 交流电源:两种 ① 以机体为中线的三相四/三线制 特点:有两个电压可供选择;较安全;
飞机电网结构(续)
② 无中线的三相三线制 特点:只有一个电压;故障时较危险.
A B B A
0
C 三相负载 单相负载 单相负载 单相负载
C
三.恒频交流电源系统的主要参数
1.电压 考虑因素:重量,电网允许电压降,导线强 度,人员安全性,绝缘强度等因素 ① 电压越高,电网重量越轻; ② 导线细,线路压降大;导线截面积受机械 强度限制,电压太高也无益处; ③ 电压太高,绝缘材料重量增加,熄弧困难 ④ 人员的安全性差.
机载用电设备分类(续4)
(3)通用设备及厨房设备 如客舱一般照明设备,旅客娱乐设备,厨房设备 等,一般接在通用汇流条,厨房汇流条或卸载汇流 条上;是单发飞行或起动主发时的卸载对象. 3.不同飞行阶段的负载分配 负载分布情况:重要负载—约占50%左右; 厨房负载—约占40%左右
不同飞行阶段的负载分配情况
机载用电设备分类(续)
(2)加热和防冰负载 在大型运输机上占到总负载的40%左右.这 类负载对电能类型和质量无特殊要求,可 以采用直流电,恒频交流电或变频交流电 供电.
机载用电设备分类(续2)
(3)航空电子设备 要求用恒频交流电供电,对电源质量要求 高,约占20%左右. (4)照明设备 直流电,变/恒频交流电供电,约占8%左右.
三,飞机电源的发展
电源的Байду номын сангаас展主要体现在几个方面: ⑴ 主电源类型:直流电源→交流电源 有刷→无刷 分立式→组合式(IDG) ⑵ 容量的增长:3kW→120KVA ⑶ 控制保护装置的发展: 继电器型→晶体管型→微处理器型
电源发展简图
1.2 飞机电源系统的主要类型及特点
一,低压直流电源系统 参数: 调定电压:28.5V; 发电机额定容量:3,6,9,12KW,18KW 额定电流:100,200,300和400A,600A 二次电源:旋转变流机,静变流器 应急电源:航空蓄电池 应用: 30座以下的小型支线飞机,通用航 空飞机
机载用电设备分类(续3)
2.按重要程度分类——一般分为3级 (1)关键设备或最重要设备 一般接在备用汇流条或重要汇流条上,如发 动机和飞机操纵控制,导航设备,起落架收 放和舱门启闭设备,灭火设备等,供电余度 大(4余度); (2)重要设备:如座舱环境控制系统,防冰除 冰设备等.一般要求3余度供电.
课程内容及学时分配(建议)
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 总复习 概述(4学时) 直流电源(4学时) 恒速传动装置(6学时) 交流发电机励磁系统(6～8学时) 发电机调压器(6～8学时) 交流电源的并联运行(8～10学时) 交流电源的控制与保护(8～10学时) 变压整流器(2学时) 2学时
第一章 概述
本章内容 1.1 飞机电源系统的组成与发展 1.2 飞机电源系统的主要类型及特点 1.3 飞机电源系统的供电方式及主要参数
1.1 飞机电源系统的组成与发展
一,飞机电源系统的组成 二,负载分类 三,飞机电源系统的发展
一,飞机电源系统的组成
① 主电源: 由主发动机直接或间接传动的发电系统; 是机上全部用电设备的能量来源. ② 辅助电源: 工作条件:飞机在地面,且主电源不工作 时;或空中作为主电源的备份电源 类型:航空蓄电池,APU.G 作用:航前/后准备,起动主发动机等
交流电源系统的缺点
① 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 CSCF交流电源系统由于有CSD,无法用来 起动发动机,必须另设起动设备.
1.3 飞机电源系统的供电方式及参数
二,变速变频交流电源系统(VSVF)
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
三,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;支线飞机基本上都采用涡桨发动机, 在巡航时发动机转速基本不变,则变频交 流电频率变化范围也较小.
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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. ① 飞行高度增加(1万米以上),电刷磨损加 剧,换向条件恶化. ② 高速飞行时,直流发电机的冷却问题也难 以解决.冷却条件差将导致发电机带载能力 下降.
低压直流电源系统的缺点(续2)
3)二次电源复杂,效率低. 主电源为直流电源,则二次电源为变流机/ 变流器:效率低,体积重量大;且交流电用 量大(占95%以上),使变换设备增多. 4)优点:控制,保护设备简单;易实现并联 供电;可用作起动发电机,减轻机载设备的 重量.
飞机电源系统的组成(续3)
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
二,机载用电设备分类
1.按用途分类——可分为4大类: (1)电动机构 用于飞机的操纵机构,如襟/缝翼,舵面, 力臂调节,起落架收放装置等,以及驱动油 泵,阀门,空调风扇等的电动机,其功率约 占总负载的30%左右.包括直流电动机构和 交流异步电动机构.
四.恒速恒频交流电源系统(CSCF)
结构示意图: 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.
五.变速恒频交流电源系统(VSCF)
飞机电源系统的组成(续)
③ 应急电源: 工作条件:飞行中主电源和辅助电源全部失效 供电对象:关键负载(Essential Load) 类型:航空蓄电池(BAT),静变流器(INV) 冲压空气涡轮发电机(RAT),液压马 达驱动发电机(HMG).
飞机电源系统的组成(续2)
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
交流电源参数(续)
2. 频率 考虑因素:电磁设备重量,尺寸及性能等 ① 对于变压器,互感器等静止电磁设备,提高 频率可以减小铁芯体积,重量; ② 对发电机,电动机等旋转电机,有一个最佳 频率值.如图,频率取400Hz较为合适.
频率与电磁设备重量的关系
旋转电机: f↑→磁极对数↑,铁损耗↑→体积重量↑
八,飞机交流电源系统的主要优点
1)电压提高,使重量减轻. 无刷,没有换向问题,其额定电压可提高, 使发电及配电系统重量减轻; 2)能适应高空,高速飞行的要求. 无电刷和换向器,不存在电刷磨损问题;且 可采用喷油冷却方式,能适应高空,高速飞 行的要求.
交流电源系统主要优点(续)
3)交流电能容易变换 二次电源:变压器及变压整流器. 特点:没有旋转部件,重量轻,体积小, 效率高,工作可靠.
一,供电方式 直流供电系统:并联供电; 恒频交流电源系统:有两种供电方式: ① 单独供电 正常供电时,供电通道互相独立,故障时才 相互转换. 特点:控制简单,但故障转换时存在供电瞬 间中断的问题.
主电源供电方式(续)
②并联供电 多台同频率的交流发电机并联起来,如 B707,B747等飞机. 特点:供电质量高,可靠(供电不中 断);但电源的控制及保护设备复杂.
3.相数及波形
三相制优点: ① 三相发电机体积小,功率大; ② 三相电源有相,线两个电压; ③ 三相异步机优于单相异步机. 正弦波:电磁元件损耗小,电磁干扰小.
飞机电源配电系统举例(B737)
航空交流发电机实物图
航空交流发电机转子
CSD外形图
CSD分解图
电源概述思考题
1 分析直流电源系统的优,缺点及其原因? 2 飞机交流电源系统的优,缺点有哪些? 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? 4 航空交流电源的频率为什么定为400Hz? 5 飞机交流电网采用什么结构?有何特点?
飞机电源系统
航空自动化学院 电气工程及自动化系 2008-02-15
飞机电源系统
教材:《飞机电源系统》兵器工业出版社 参考资料: ① 蒋志扬,李颂伦主编.飞机供电系统; ②严仰光.航 空航天器供电系统;③飞机交流电源系统.西安 前续课程:电路,电子技术基础,航空电机学 总学时:54学时 实验学时(CBT):6学时