晶体管式调压器和发电机与蓄电池并联

I2
I I1 I 2
2(U 01 U 02 ) R2 R1 K 2 K1 I I R1 R2 K1 K 2 R1 R2 K1 K 2 R1 R2 K1 K 2
为使两电源承担相同负载，必须：调定电压U01＝U02； 正接线电阻R+1＝R+2；调压器静差K1=K2。 飞机上直流电源系统中的各发电机和调压器型号一般均 相同，但即使这样，两电源之间也不易精确满足上述条 件，因而各发电机负载不相同。
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1、直流电源与电网并联条件：电源极性和电网相同，电 源电压和电网电压相同。
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U 2 I 2 R 2 U n
U1 I1 R1 U n
I1 I 2 I
图3.4.1 两台直流发电机并联原理图
若调节器有调节误差又称静差，则调节点电压和调压器 调定电压U01、U02间的关系为 U1=U01－K1I1 U2=U02－K2I2
A Rjd1 I1 R+1 I1 F1 Req1 R Req2 Ieq B Rjd2 F1 K R+2 I2
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所以 K f1U10 K f1U1 i eq R 24 U B1 K f2 U 20 K f2 U 2 -i eq R 24 U B2 则U1 U10 U1 R 24 R i eq ,U 2 U 20 24 i eq K f1 K f2
t＝T时，
U ion A rf
(T t1 )/
iof B
iof Be
ion iof
t U 得 B Ae rf
U ion iof 得 r A Be(T t1 )/ f
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U 1 e(T t1 )/ A rf 1 eT /
充电较足 充电不足 I4 I5
图3.4.8 未充足电的蓄电池(曲线5)不宜与发电机并联运行
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注：蓄电池对单台发电机的电压有稳定作用！
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三、两台发电机的并联 优点： 1 不中断供电 2 减小波动，改善质量 负载均衡分配：两台发电机并联供电时，电流差要保持在规 定限度内，否则易造成一台过热，另一台不能发挥供电能力。
一、飞机直流发电机的电压调节
U = Ce n - Ia R a • 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 (不讲)
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• 晶体管式电压调节器 原理：利用串接在发电机激磁电路中的功率晶体管 实现对激磁电流的控制
数值越大，由均衡电流 ieq 引起的 U1 U2 越大，均衡能力越强
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U=U1 U 2 (1 2 ) 令 1 (1 2 ) R jd1
R jd1I1 R jd2 I 2 R jd1 R jd2 R eq
R jd1 R jd2 R eq R jd2
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4、 起动发电系统 • 3.6.1 航空发动机的起动特性及其起动要求 • 活塞式和燃气涡轮式都不能自行起动工作，必须靠外 力使它们达到一定转速后才能自行工作。将发动机从 转速为零带到能自行工作的转速过程叫做发动机起动。 • 活塞式航空发动机达到50～60r／min，喷油点火后就 能自行工作。这个转速不高，但因活塞在气缸内运动 时摩擦很大，压缩气缸内的空气也要相当大的力才能 运动，所以需要很大的外力矩才能转动这种发动机。
I
若线路结构及相关的调节均衡参数相同，即有R+1＝R+2 ， K1=K2，γ1=γ2, 则两发电机电流差将与负载电流I无关，仅与调节器调定 电压有关，且由此引起的电流差比无均衡电路时小。
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四、 飞机直流电源的控制与保护
低压直流电源系统的保护是指发电机的反流保护、过电压与过励 磁保护、反极性保护、过载保护和短路保护等。 保证发电机与汇 流条可靠的接通、断开或转换；保证故障部分与电网可靠分离。
U 1 et1 / B rf 1 eT /
A表示激磁电流最大值U/rf与功率管导通时的激磁电流ion之差 B表示功率管开始截止时的激磁电流值ioff 将以上两式带入（1）（2）得
ion
U 1 e (1 rf 1 eT /
U 1 e rf 1 eT /
t1 /
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（5）曲线5是未充足电的蓄电池外特性，未充足电的蓄 电池在飞机上不仅不能发挥应急电源的作用，而且在与 发电机并联时充电电流I5很大，一方面会降低蓄电池寿命， 另一方面在较小负载情况下就使发电机过载。因此，不 允许将未充足电的蓄电池装到飞机上使用。即前面所讲， 放电程度超过25%的蓄电池要充电！
(T t1 )/
et / )
iof
ion
iof
T≤τ, 激磁电流 i f 不能增至最大便减小，不能减到0便增大 围绕一平均值脉动，如上图。
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励磁电流平均值
t T U 1 1 I f ton dt tof dt T t1 0 rf
t1 /
I f 只与 成正比，
称为功率管的占空比
低转速大负载时，为维持电压恒定，需要较大的激磁电流，故增大占空比 高转速小负载时，为维持电压恒定，需要较小的激磁电流，故减小占空比 而激磁电流的调整，就是通过调整等效电阻 R f 实现的，如下
If
U U U r1 r1 R f
U 1 K 1 I1 K U 2 2 I2
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I1
U 01 U 02 R 2 K 2 I R1 R 2 K1 K 2 R1 R 2 K1 K 2
U 02 U 01 R1 K1 I R1 R 2 K1 K 2 R1 R 2 K1 K 2
iof Be
t ton /
, t1 t T
(2)
A和B是积分常数，由初始条件确定。t1为导通时间， T为晶体管的开关周期，τ为激磁绕组时间常数
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又
U ion Ae rf
( t T )

, T t T t1
t U t＝t1时，i Ae on rf
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过压保护器：BJD-1A
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3、飞机直流发电机的短路保护 • 飞机直流电网可能由于导线绝缘损坏、接线联接不当、 战斗损伤等原因会引起短路， • 短路有两种情况：①金属熔接性短路，有短路电阻小、 电流大、短路时间长等特点，②间歇性短路，短路点 由金属飞溅或由振动引起金属导体断续相碰而造成。 短路使电源不能正常供电，甚至导致火灾。 • 目前低压直流电源的短路保护主要由反流保护器和熔 断器来实现。所用熔断器常为难熔熔断器，当其通过 发电机额定工作电流时，可长期工作；通过电流超过 额定电流较大时才会熔断，且电流越大，熔断越快。
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（1）若负载电流为零，发电机向蓄电池充电，充电电 流等于发电机输出电流，IF=Ib0，汇流条电压为Un0。 （2）负载电流为In1 ，发电机除向设备供电外还向蓄电 池充电，输出电流为IF1,汇流条电压下降为Un1，蓄电池充 电电流降为Ib1 ,In1=IF1-Ib1。 （3）当负载电流增加到一定值 时，汇流条电压降为Un2, Un2等于 蓄电池电动势Eb，电池充电电流 为零，负载电流In2完全由发电机 供给, In2=IF 。 （4）负载电流超过In2后，负载 电流由发电机与蓄电池共同负担， 汇流条电压进一步降低。
I2
U 02 U 01 R1 K1 1 I R1 R 2 K1 K 2 1 2 R1 R 2 K1 K 2 1 2
2(U 01 U 02 ) ( R R1 ) ( K 2 K1 ) ( 2 1 ) 2 I R1 R2 K1 K 2 1 2 R1 R2 K1 K2 1 2
1、飞机直流发电机的控制与反流保护
• 控制功能：发电机接触器，接通或断开发电机输出回路。人为或 自动接通或断开。 • 反流保护：发电机电压低于电网电压，电网上其它电源向发电机 输出电流。应断开发电机接触器。 • 接通条件：发电机开关接通、地面电源开关断开、发电机电压大 于电网电压0.3~0.7V，发电机极性正确 相与 • 断开条件：发电机开关断开、地面电源开关接通、发电机反流 （15~35A） ，发电机反极性 相或
2 (1 2 )
R jd1 R jd2 R eq
则U= 1I1 2 I 2 通常 1 2 U=I
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两台发电机并联的电源系统，当有均衡电路后，两发电机 的负载电流分别为：
I1 U 01 U 02 R 2 K 2 2 I R1 R 2 K1 K 2 1 2 R1 R 2 K1 K 2 1 2
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二、发电机与蓄电池的并联运行
U F =U 0 I F R1
Ub = Eb Ib Rbi +Rb
注：+对应充电，-对应放电
U0
图3.4.4 发电机与蓄电池并联运行
带调压器的发电机外特性
1 非坡率外特性 2 计及正线压降外特性
蓄电池特性曲线
3 一般充放电 4 计及正线压降充放电
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2、解决方法：自动均衡电路 • 负载均衡分配是提高并联电源容量利用率的基本条件， 为此必须采用自动均衡电路。 • 若下级电路输入阻抗为无穷大，则
Kf R P R 3 R 24 R1 R 2 R 3 +R P R 24
当均衡电路断开时,发电机空载,端电压U10 >U 20 U a1 K f1U10 U B1 U a2 K f2 U 20 U B2 当均衡电路接通后, 发电机输出电流I1 I 2 , 发电机输出电压 为U1和U 2 , 且 K f1U1 i eq R 24 U B1 K f2 U 2 -i eq R 24 U B2
R 24 R i eq 1i eq , U 2 24 i eq 2i eq K f1 K f2
则U1 U10 U1 U10 1i eq , U 2 U 20 U 2 U 20 2i eq 通常K f1 K f2 , 故1 2 , 均衡灵敏系数
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反流割断器：CJ400与CJ600 核心：DR，差动极化继电器，是接通电压差值和断开反 流值的检测元件。
若电网上没其他电源，电网上需接1W以上的负载
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2、飞机直流发电机的过电压保护 • 过电压的产生：励磁电路或调压器故障。发电机减磁 或灭磁，发电机脱离电网。 • 并联系统：过电压得电机带更多的负载，导致其电压 不一定超出极限范围，不能通过检测调压点电压来判 断发电机过压故障。 • 一般通过检测发电机励磁绕组电压来判断。 • 过压保护对持续性过电压按反延时特性动作，对瞬态 电压不应动作。
U
功率管T可看作一个理想开关,激磁绕组Wf的电阻为rf, 通过它的激磁电流在T导通时增加，截止时减小
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• 在导通期，电流增长，励磁电流用ion表示，
dion ion rf L U dt
得
t U ion Ae rf
,0 t t1
(1)
• 在截止期间，电流衰减，励磁电流用iof表示， diof iof rf L 0 dt