第4章 交流电源系统

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
单位：千伏安（KVA） • 功率因数：额定负载时的功率因数 一般为：cosψ =0.75（感性） • 频率：一般为400HZ • 转速：恒速恒频常见转速为6000、8000、12000、24000 转/ 分（r/min）
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
变速恒频
(VSCF)
变速变频交流电源系统
发动机 减速器 交流发电机
变速
变速
变频交流电
适用于采用涡轮螺旋桨发动机的中 短程支线飞机。
变频交流电优点:
• 变频交流发电系统简单
• 体积重量小
• 电能转换效率高
恒速恒频交流电源系统
发动机
恒速传动装置
交流发电机
变速
恒速
恒频交流电
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
式、电磁机械式
恒装的安装位置
恒速传动装置的四个发展阶段
使用年代
四、五十年代 项 目 40 99~145 2.5~3.6 几百 有刷气冷发电 机，液压差动 系统特点 式恒装，电磁 式控制保护器
六十年代
七十年代
八十年代后
系统功率(kVA) 系统重量(kg) 系统重功比(kg/kVA) 可靠性 MTBF· h
第四章 飞机交流供电系统
§Leabharlann Baidu.1
飞机交流供电系统概述
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，需要效率更高的冷却方式
电压和功率变换的要求
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
③控制、保护设备较简单。 缺点：单相用电设备的电压波形失真较大。
不接中线的三相三线制供电系统
A 0 A
C
B
三相 负 载 单相 负 载 单相 负 载
B C
A 0
A
C
B
三相 负 载 单相 负 载 单相 负 载
B C
优点： ①电网轻 ②电压波形失真小。 缺点：①只能提供一种电压；
②某一相断路时，会发生“串联” 故障。
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；
• 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
变速恒频交流电源系统
交- 直- 交 交- 交 电气性能好。 VSCF 电源输出频率恒定，精度 高，无频率瞬变现象。 系统损耗小而效率高 使用维护性好 可靠性高、使用寿命长
电网连接形式:
• 以机体为中线的三相四线制 （现代飞机普遍采用）
• 不接中线的三相三线制
• 以单相为主而兼有三相的供电系统
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
A
单 相 负载
A
0 B C
C
B
三 相 负载 单 相 负载 单 相 负载
优点：①电网轻； ②可提供两种电压；
§4.2 恒速恒频交流电源 一、概述
恒速恒频简称CSCF (Constant Speed Constant Frequency) 核心装置：恒速传动装置 CSD (Constant Speed Drive)
功用和分类
• 功用：用来保持交流发电机转速基本恒定。 • 分类：液压式、机械式、液压机械式、电磁
60 63 1.22 1000 无刷油冷发电 机，轴向齿轮 差动式恒装， 晶体管控制保 护器
60 43 0.71~0.85 900~1500 发电机与恒装
40 33 0.83 2000 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
恒速传动装置发展
•2. 正差动工作状态；恒装输入轴转速低于制动点 转速时的工作状态 要点：液压马达起加速作用 •3. 负差动工作状态：恒装输入轴转速高于制动点转 速时的工作状态 要点：液压马达（泵）起减速作 用
正差动状态
• 恒装输入轴转速低于制动点转速时，工作在正差动 状态，液压马达必须顺时针方向转动，使输入环形 齿轮反时针方向转动，那么游星齿轮转速就加快， 恒装输出转速增大。为了使液压马达顺时针方向转 动，液压泵的可动斜盘应有正倾角，向左倾斜。这 时，泵向马达打油，泵与马达组件中靠近读者的一 边为高压腔，高压油从泵向马达流动，低压油则反 方向流动，油这样流动时驱使马达顺时针方向转动， 使恒装输出转速升高到发电机的额定转速。
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
轻； • 交流电能易于变换，即易于变压和整流
飞机交流电源系统的主要形式
飞机交流电源系统
变频交流电源
恒频交流电源
恒速恒频
(CSCF)