第3章 飞机直流供电系统
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《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 第三章飞机交流供电系统
63
交流发电机电压调节 器的种类
炭片式 磁放大器式 晶体管式 集成电路式
64
晶体管调压器的优点
工作可靠 性能稳定 稳态误差小 动态品质高 电压调节范围大 体积小 重量轻
65
功率管与发电机励磁绕组 的连接图
Ue
ton toff
ie
We D
Re
uG
T
t
~
Ie it2
T
itav
it1
ton T
73
晶体管的导通比(占空比 )
ton ton
ton toff T
74
晶体管调压器脉冲调节形式
ue
T1
ue
T2
ue
Ue(av)
t
T
ue
Ue(av)
t
T
Ue(av)
t
Ue(av)
t
75
晶体管调压器原理方块图
检测发电机电压与 基准电压的偏差
76
晶体管调压器原理方块图
将电压偏差信号转变 为相应宽度的脉冲
TEMP
DISCONNECT
LOW OIL PRESSURE HIGH OIL
TEMP
DISCONNECT
DRIVE TEMP
RISE
IN
DRIVE CAN BE
RECONNECTED
ONLY ON
10 RISE20
GRD
10 RISE20
0
40
80IN120 30 160
0
40
80IN120 30 160
Ue
ton toff
T Ie it2 itav it1
ton T
ton ton
交流发电机电压调节 器的种类
炭片式 磁放大器式 晶体管式 集成电路式
64
晶体管调压器的优点
工作可靠 性能稳定 稳态误差小 动态品质高 电压调节范围大 体积小 重量轻
65
功率管与发电机励磁绕组 的连接图
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73
晶体管的导通比(占空比 )
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74
晶体管调压器脉冲调节形式
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Ue(av)
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75
晶体管调压器原理方块图
检测发电机电压与 基准电压的偏差
76
晶体管调压器原理方块图
将电压偏差信号转变 为相应宽度的脉冲
TEMP
DISCONNECT
LOW OIL PRESSURE HIGH OIL
TEMP
DISCONNECT
DRIVE TEMP
RISE
IN
DRIVE CAN BE
RECONNECTED
ONLY ON
10 RISE20
GRD
10 RISE20
0
40
80IN120 30 160
0
40
80IN120 30 160
Ue
ton toff
T Ie it2 itav it1
ton T
ton ton
第三章_飞机低压直流电源系统
I f min =
U r f + rc max
→
U r f + rc min rc 导致比较大的损耗，采用PWM控制，改变加
rc max rc min
I f max
=
在W f 上的平均电压，可以减小损耗。
1 励磁电流的脉宽调制控制
续流D，在V关断时提供通路。 没有D行不行？
+ Rj Wj Ec D Ec
励磁电流I f(A)
12
16
20
电流I(A)
空载特性曲线
外特性曲线
80 60 40 20 0
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
外特性：
• 电流增加，电枢回路的电 阻电压降上升，使端电压 下降 • 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去 磁作用会使每极磁通减少， 使感应电势下降，端电压 进一步下降。 • 对于 并励发电机，励磁绕 组和电枢绕组并联，端电 压的下降使励磁电流成正 比的减少，每极磁通降低， 感应电势和端电压进一步 降低。
损坏V。
+ Rj Wj D
ij
V ij
V _ (b)晶体管V截止，励磁电流经D续流
_
(a)晶体管V开通，励磁电流ij增长
图 5-15 晶体管调压器末级晶体管的接线图
损耗分析 （假设I f 平直） Pon = U ces I cs = U ces I f Von ： ：
E I L = U RL = RL +Ra
电 压 U
（v）
80
电压较高时： If大：磁路饱和
60
40
U r f + rc max
→
U r f + rc min rc 导致比较大的损耗，采用PWM控制，改变加
rc max rc min
I f max
=
在W f 上的平均电压，可以减小损耗。
1 励磁电流的脉宽调制控制
续流D，在V关断时提供通路。 没有D行不行？
+ Rj Wj Ec D Ec
励磁电流I f(A)
12
16
20
电流I(A)
空载特性曲线
外特性曲线
80 60 40 20 0
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
外特性：
• 电流增加，电枢回路的电 阻电压降上升，使端电压 下降 • 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去 磁作用会使每极磁通减少， 使感应电势下降，端电压 进一步下降。 • 对于 并励发电机，励磁绕 组和电枢绕组并联，端电 压的下降使励磁电流成正 比的减少，每极磁通降低， 感应电势和端电压进一步 降低。
损坏V。
+ Rj Wj D
ij
V ij
V _ (b)晶体管V截止，励磁电流经D续流
_
(a)晶体管V开通，励磁电流ij增长
图 5-15 晶体管调压器末级晶体管的接线图
损耗分析 （假设I f 平直） Pon = U ces I cs = U ces I f Von ： ：
E I L = U RL = RL +Ra
电 压 U
（v）
80
电压较高时： If大：磁路饱和
60
40
飞机供电系统CH3 直流1_发电机_New
9
DC generator with commutator and brushes.
10
DC generator output waveform
11
DC generator with field control.
12
DC generator four-pole field.
13
DC generator rotor with two coils.
飞机直流发电机的重量功率比
额定容量和过载能力
额定功率与飞行高度和速度关系
在一定的高度与速度范围内才能 输出额定功率。 地面，风压小、风量不足。 高空，空气密度小。
高度/km
高速，进口风温高。
The End
电压平衡方程
电压平衡方程
Ea ---电枢感应电动势 Ra ---电枢总电阻 Ia ---电枢电流
功率平衡方程
电磁功率
输出功率
铜损
转矩平衡方程
负载功率平衡
输入功率=电磁功率+空载损耗
两边同时除以电枢角速度，得 到转矩平衡方程式
驱动转矩=电磁转矩+空载转矩
直流发电机的运行特性
运行特性：指端电压U、输出电流(负载电流)I、励磁电流If以及
中国长期以来一直是特种金属业中的主要供应国，尽管 其已探明储量只占全球总量的37％，但其采矿和精炼在 目前全球稀土市场上占90％以上。据专家预测，在供应 状况不可预知的环境下，稀土金属的全球需求将大幅提 高，价格也将随之飞涨（自2011年年初开始，稀土价格 已增长四倍，12年9月数据）。 在距离韦尔德山约2500英里，靠近马来西亚的关丹工业 港的地方，莱纳斯正在耗资2.3亿美元建造最先进的莱纳 斯高想级材料厂(LAMP)，完工后同时也将成为世界 上 最大的稀土金属精炼厂之一。它是近三十年来第一座在 中国境外建造的稀土精矿加工厂.
民航飞机电气系统（最新编写-修订版）
第一章单选1. 按照导体连接方式的不同，电接触可以分为三大类，它们是（B ）A:点接触，线接触，面接触。
B:固定接触，滑动接触，可分接触。
C:单断点接触，双断点接触，桥式触点接触。
D:常开接触，常闭接触，转换接触。
2. 按照触点结构形式（接触方式）的不同，电接触可以分为三大类，它们是（C ）A:点接触，线接触，面接触。
B:固定接触，滑动接触，可分接触。
C:单断点接触，双断点接触，桥式触点接触。
D:常开接触，常闭接触，转换接触。
3. 研究电接触理论所涉及的三类问题是（D ）A:接触形式，触点结构，接触电阻B:接触形式，接触压力，接触电阻C:接触材料，气体放电，触点磨损D:接触电阻，气体放电，触点磨损4. 接触电阻中形成收缩电阻的物理本质是（A）A:相互接触导体的实际接触面积减小了B:相互接触导体的电阻率增大了C:相互接触导体表面温度升高而使电阻增大D:加在相互接触导体上的压力增大5. 接触电阻的两个组成部分是（C ）A:导体电阻和触点电阻B:触点电阻和膜电阻C:膜电阻和收缩电阻D:收缩电阻和导体电阻6. 电流流过闭合的触点时会使触点温度上升，这是由于（A)A:导体电阻和接触电阻上的电能损耗B:动静触点发生弹跳引起能量损耗C:动静触点相互摩擦引起发热D:加在触点上的电压太高7. 当相互接触的两触点上的压力增大时，会使（D ）A:收缩电阻减小，膜电阻增大B:膜电阻减小，收缩电阻增大C:收缩电阻和膜电阻都增大D:收缩电阻和膜电阻都减小8. 继电器的触点压力很小，为了获得低值而稳定的接触电阻，其触点多数采用（A ）A:点接触B:线接触C:面接触D:（无）9. 加在闭合触点上的压力很小时，面接触的接触电阻要比点接触的接触电阻（B ）A:小B:大C:时大时小D:大小一样10. 利用触点开断直流电路时，会使触点金属熔化而形成液桥，其原因是在触点开始分离之前，触点上的（C ）A:压力减小，接触电阻减小而使温度升高B:压力增大，接触电阻增大而使温度升高C:压力减小，接触电阻增大而使温度升高D:压力增大，接触电阻减小而使温度升高11. 汇流条的作用是(D)A:储存电荷B:减小电路中的电阻C:提高系统电压D:连接电源与负载多选1. 属于压接这种连接方式优点的是ABCDA:连接强度好B:连接容易，易实现自动化C:消除导线与接头可能的虚焊D:可保证良好的导电率和较低的电压降2. 电磁继电器需要调节的主要参数是ABCA:接通电压B:断开电压C:接点压力D:线圈工作电流3. 下面属于极化继电器的缺点是ACA:触点的切换容量小B:动作缓慢C:体积大D:使用寿命短4. 固态继电器的主要优点是ABDA:无触点B:工作可靠性高C:抗干扰能强D:使用寿命长5. 产生电弧的条件包括ABCDA:电压B:电流C:触点材料D:触点间介质6. 在下面的电器中，无触点的是ABCA:电磁继电器B:接近开关C:SSR D:极化继电器简答1. 接触电阻（Rj）产生的原因有哪些？答：主要有两个方面的原因。
飞机直流电源系统
j
L rj
j
• 在末级管截止期间，电流衰减，励磁电流用ij2表示，
ij2rj L j di j2 dt 0
ij2 Be
/j t t on
A和B是积分常数，由初始条件确定。
• 设t＝0时，ij1＝ij0，则： A IjM Ij0
i I ( I I ) e j 1 j M j M j 0
单位功率重量 （kg/Kw）
发电机特性
空载特性： E=Ce n
外特性： • 电流增加，电枢回路的电阻 电压降上升，使端电压下降 • 感应电势正比于每极磁通， 电流增加，电枢反应的去磁 作用会使每极磁通减少，使 感应电势下降，端电压进一 步下降。 • 对于 并励发电机，励磁绕组 和电枢绕组并联，端电压的 下降使励磁电流成正比的减 少，每极磁通降低，感应电 势和端电压进一步降低。
U U R K 01 02 2 2 2 I I I 1 R R K K R K K 1 2 1 2 1 2R 1 2 1 2 1 2
2 02 01 1 11 1 2 1 21 2 1 2 1 21 2
I j0
是t=ton时的 i j 1
to n /j T/j
1e
1e
Ij M
t /
e Ij0
t /
to ff /j
e T / J 1 e
T / j
T /j
IjM
j j 1 eo n eo ff e I jM T / 1 e j
ij1 IjM ( 1 C e 1
励磁电流平均值
) i I C e j 2 j M 2
飞机供电系统CH3 直流3—并联
如何减少或消除不均流?
负载均衡的概念
两台发电机并联，
如果两台发电机的输出电流相等，各为负载电流的一半，
则称负载分配是均衡的。
炭片调压器的均衡电路
U I1
+
R+1 Wreg1
G
1 5 3
I Wreg2
R U
R+2
+
I2
G
3
2
U1
A
U2
B
Weq1
Weq2
R-
R-
调节分析
由于有均衡电路γ的存在，且其值可由设计整定。
(i) Continuity of service
If a single large generator is used in the power plant, then in case of its breakdown, the whole plant will be shut down. However, if
有均衡电路时的电流差比无均衡电路时小。
发电机与蓄电池并联运行
蓄电池与发电机并联供电的好处
电网电压脉动小。 电网电压瞬变小：电机卸载U↑，但I充增大 电网过载短路能力强：电机受极限电流限制，但有蓄电
池后能提供很大的短路电流。
负载分配
决定于发电机，蓄电池的外特性和线路阻抗。
发电机的外特性： 蓄电池外特性：
飞机直流供电系统
第三节 直流电源的并联供电
本节内容
并联供电的含义 并联供电的意义 并联供电的原理 发电机与蓄电池并联
并联供电的含义及条件
含义 直流发电机与电网并联
蓄电池与电网并联
Conditions of DC operation
第3章 飞机直流供电系统PPT课件
(3)无论使用与否，铅蓄电池必须每月充电一次，以 弥补自放电造成的容量损失，并可减轻极板的硬
化。
(4)不准过量放电，防止极板严重硬化。
.
28
(5)蓄电池的电压、电解液的密度和高度应符
合规定。
(6)保持蓄电池的清洁。
(7)不得将蓄电池置于烈日下曝晒，以免沥青
软化，电解液蒸发，自放电加剧。大气温
度低于-15℃时，飞行后应将飞机蓄电池拆
• 必须指出：不能以一个单体电池的电解液密度来代 替整个蓄电池电解液的密度，应该逐个测量，而且 都要符合技术条件规定。
.
21
.
22
电解液高度的测量
.
23
电解液高度的测量
• 将内径不小于4mm的玻璃管插入蓄电池的网状胶 片上，然后用食指堵住玻璃管的上端口，再取出 玻璃管，量出管中液柱的高度H，即为电解液的高 度。
.
6
铅酸蓄电池
铅( Pb )
二氧化铅 ( PbO2 )
.
7
.
8
.
9
铅蓄电池的放电 → 放铅电蓄电池的充电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
正极 电解液 负极 ←充电 正极 电解液 负极
.
10
铅酸蓄电池
→ 放电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
30
20
10
0 100 200 300 400 放 电 电 流 (A)
放电电流越大，有效容量越小。
.
18
铅蓄电池检查方法
化。
(4)不准过量放电，防止极板严重硬化。
.
28
(5)蓄电池的电压、电解液的密度和高度应符
合规定。
(6)保持蓄电池的清洁。
(7)不得将蓄电池置于烈日下曝晒，以免沥青
软化，电解液蒸发，自放电加剧。大气温
度低于-15℃时，飞行后应将飞机蓄电池拆
• 必须指出：不能以一个单体电池的电解液密度来代 替整个蓄电池电解液的密度，应该逐个测量，而且 都要符合技术条件规定。
.
21
.
22
电解液高度的测量
.
23
电解液高度的测量
• 将内径不小于4mm的玻璃管插入蓄电池的网状胶 片上，然后用食指堵住玻璃管的上端口，再取出 玻璃管，量出管中液柱的高度H，即为电解液的高 度。
.
6
铅酸蓄电池
铅( Pb )
二氧化铅 ( PbO2 )
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9
铅蓄电池的放电 → 放铅电蓄电池的充电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
正极 电解液 负极 ←充电 正极 电解液 负极
.
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铅酸蓄电池
→ 放电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
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0 100 200 300 400 放 电 电 流 (A)
放电电流越大，有效容量越小。
.
18
铅蓄电池检查方法
模块3 飞机配电系统《无人机电气系统》
飞机电网
不接中线的三相三线制供电系统
优点： ①电网轻 ②电压波形失真小
③机上人员安全性高。 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
飞机电网 以单相为主而兼有三相的供电系统
优点：节省导线 缺点：较少使用
任务考核
1. 试述飞机电网的定义。 2. 试述以机体为中线的三相四线制的优缺点。
炭片调压器均衡电路
炭片调压器均衡电路
可见，均衡线圈减小电流差的实质是将与电流差有关的信 号反馈到调压器检测电路，借以改变调节点电压，从而提 高负载分配均衡性。
晶体管调压器均衡电路
晶体管调压器均衡电路
调压器电路中，R24为均衡电阻，均衡电阻的接法如图所示，两个 均衡电阻的一端接于发电机负端A、B两点，为了取出电流差信号， 发电机负端是通过负极电阻接地的。
配电方式
3.混合式配电方式 由电源所产生的电能都输送到中央
配电装置，除了中心配电装置外，系统 还有若干个二次配电装置，它们安装在 飞机上的不同部位，各用电设备可分别 就近由上述两种配电装置供电。
混合式配电
任务考核
1.配电方式的类型。 2.试述集中配电方式的优点。
感谢聆听
直流发电机的电压调节
任务目标： 能描述调压器的功用和类型 能分析直流调压器的工作原理
炭片调压器均衡电路
炭片调压器均衡电路
在均衡线圈之间必须装一个开关，便于发电机单独供电时调压 器的正常工作。负载均衡电路只能减小负载的不均衡程度，不 能完全消除不均衡。
炭片调压器均衡电路
均衡电路作为调压器的一个附加电路，常常和调压器组合在一起。 配合炭片调压器，可以在调压器上附加均衡线圈
炭片调压器均衡电路
任务考核
飞机直流电源系统PPT课件
• 稳态时，当t＝T，ij2 =Ij0
令
1 etof f / j C1 1 eT / j
C2
e e toff / j
T / j
I j0
1 e T / J
1 e ton / j 1 e T / j
I jM
A C1I jM B C2 I j M
i j1 I jM (1 C1et / j ) 。
2. 电磁式无刷直流发电机
• 电磁式无刷直流发电机的一种方案是由三级电磁式无刷交流同步发电机和二极管整流桥构成。电磁式无刷 交流发电机由永磁副励磁机、交流励磁机、旋转整流器和主发电机构成。交流励磁机的电枢在转子上，产 生的三相交流电经旋转整流器整流后供给主发电机的励磁绕组，从而可不采用电刷和滑环。
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 >U20
Ua1 K U f1 10 UB1
Ua2 K f2 U20 UB2
当均衡电路接通后, 发电机输出电流I1 I2 , 发电机输出I电 1 压R+1
为U1和U2 , 且 K f1U1 ieq R 24 UB1 K f2 U2 -ieq R 24 UB2
励磁电流平均值
ij2
I C et ton / j jM 2
I j
I jM
1 T
ton 0
1 C1et / j
dt
T ton
C e(t ton 2
) /
j
dt
I jM
ton T
EC rj
DC
DC
ton T
励磁电源电压EC和电机励磁电阻rj不变时，平均励磁电流Ij仅与导通比DC成正比。DC＝0，
飞机供电系统CH3 直流5_二次电源
36V 三相交流电
非28V 直流电
旋转式变流机(Rotary Inverter)
原理：28V直流驱动变流机内的电动机带动发电机
评价：效率太低，用于早期飞机
本节内容
飞机直流供电系统的二次电源
二次电源的种类
静止变流器
静止变流器的电路构成原理
静止变流器
优点：效率高，噪声小 工作方式： 集中供电方式：
一台二次电源向所有使用该电 能的用电设备供电。 主备用供电方式：
正常时使用主变流器，主变流 器故障时，将其断开，接入备 用变流器。
典型二次电源供电系统
静止变流器技术要求
使用要求： 体积小、质量轻、使用维 护方便、工作可靠、价格 便宜。 电能质量要求： 输出频率稳定、输出电压稳 定、负载突变时电压恢复快， 输出波形为良好的正弦波形， 失真度小，效率高，对设备 电磁干扰小等。
Example: 静止变流器
Incident: British Airways B752 near Barcelona on Aug 2nd 2009, smoke in cabin
Conclusion: a fire in the static inverter due to excessive temperature reached by one of its components, the resistor R-170, which affected the neighboured capacitors. The fire generated smoke in the cabin prompting the crew to initiate an emergency evacuation. The fire remained contained to the static inverter, did not spread and did not affect other equipment.
飞机直流电源
D．延时时间固定
30
飞
3．在电源系统设备中的故障保护反延时故 障保护：
机
A．过压/欠压 B．过激磁/欠激磁
电
C．过电压、过激磁
源
D．欠电压，欠激磁 4、电源系统中对短路故障的保护采用
系
A．固定延时
统
B．反延时 C．立即动作
D．随机延时
31
飞 5.简述有刷直流发电机、直流起动发电机和整流式 直流发电机的结构及特点。
机 6. 振动式调压器由哪几部分组成？有什么特点？ 7. 晶体管调压器与振动式调压器有什么异同之处？
电 分析各自的优缺点。 源 8. 简述炭片调压器的组成和工作原理，当炭柱上的
压力不足时，会出现什么问题？
系 9. 分析直流发电机与蓄电池并联运行时，蓄电池对 电网电压的平波作用和镇定作用。
统 10.直流发电机可以并联供电条件？并联后负载均衡 分配的条件？ 11.什么是反流故障？有什么危害？分析电磁式反流 保护器的组成和保护原理.
飞
机 电
第3章
源 系
飞机直流电源
统
1
飞 直流发电机—结构 机 电 源 系 统
2
飞 机 电 源 系 统
3
飞 励磁方式 机 电 源 系 统 定子磁极上的励磁线圈中通入直流电将
会产生恒定磁场
4
飞 直流启动发电机 机 电 源 系 统
5
飞 直流-交流发电机（DC alternator）
机 电 源 系 统
飞 机 电 源 系 统
开关磁阻发电机的一般构成示意图
29
练习
飞 1、在发电机的故障保护装置中设置延时的目
机 的是（）。 A．防止损坏负载
电
B．防止误动作
第三章飞机直流电源系统新课件
第三章飞机直流电源系统3.1 概述主电源以直流电形式的飞机电源系统称之谓飞机直流电源系统。
直流主电源有二种类型，一是28V的低压直流电源；二是270V的高压直流电源。
飞机直流电源系统组成：由主电源、辅助电源、应急电源和二次电源等设备装置构成。
28V低压直流电源特点：具有结构简单、技术与使用维护方法成熟、有起动／发电双重功能等特点，因此在现代中小型飞机上仍得到广泛应用。
低压直流电源系统的调压点额定电压为28.5V，电源汇流条额定电压为27.5V，蓄电池额定电压在24V左右，与所用电池类型有关。
270V的高压直流电源是20世纪70年代发展起来的一种新型电源。
高压直流电源：调压点额定电压为270V。
此电压值和115/200V三相交流电经三相桥式全波整流后的电压值相同，可见高压直流电源对115/200V三相交流电源有一定的继承性，从而使这两种电源有互为相容的特点。
3.2 飞机直流发电机3.2.1 飞机直流发电机的特点飞机低压直流发电机的标称电压为30V。
额定电流有100，200、300、400和600A多种，相应的额定容量为3、6，9、12和18kW。
6kW及其以上者，有直流发电机与直流起动发电机两种类型，国产型号为ZF和QF。
飞机直流发电机传动与安装结构：通过凸缘定位与航空发动机附件机匣连接，这种结构便于装拆，减小需用空间。
非传动端端盖由铝合金铸成，以减轻重量，减小悬臂力矩，它的轴承室压有钢衬套，以免端盖和转轴因材料不同，热膨胀系数不同，使轴承受挤压而降低寿命。
飞机直流发电机的复合轴：电枢铁芯和换向器压装在空心轴上，它承受重力、单向磁拉力，并传递转矩。
空心轴内的软轴由强度高、弹性好的弹簧钢制成，用于传递扭矩和吸收扭转振动能量，可以减小发电机扭转振动引起的疲劳和破坏。
航空发电机的特点：●提高发电机最低工作转速是减轻电机重量的有效方法，现役早期型号飞机上的直流发电机最低工作转速在3800r/min至5500r/min之间。
飞机直流配电系统课件
1. 集中配电— — 小型飞机 · 中央配电盘：电能全部接到该配电盘。 · 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。
2．混合配电— — 中、大型飞机
·结构：
（1）单电源汇流条，多设备汇流条。
↓
↓
设在大功率设备附近 用电设备集中处
（2）多电源汇流条，多设备汇流条。
GB用于过载保护，短路保护 ZKC：介于TB和GB之间。 ·保护器的特性稍低于保护对象的特性（损伤特性）： 最大限度的利用保护对象的热特性。 ·热保护器/ 电流保护器的缺陷：环境条件影响。
时间 (s)
12
I1
I2
0
IK
电流I
（a）
选择性：
要动作求电F3动流作相，同F，1 、时F间2 不不动同作。。t1 t2 动作电流不同。 i1 i2
输配电系统（配电系统/ 电网） 电能输送、分配、控制、保护 电源汇流条 用电设备输入端
导线（电缆）：线芯，绝缘层、线束 配电装置：按纽，继电器、接触器，
终点式、凸轮式开关 保护装置：保险丝、自动开关 检测仪表 滤波、屏蔽、搭接电路
二．对飞机配电系统的要求：
1. 高可靠性，强生命力：排除故障，限制故障范围 2. 保证用电设备端电能质量。 3. 重量轻 4. 易于安装、检查、维修和改装。 5. EMI：接地、滤波、屏蔽，抗干扰能力强。
周边负载管理。
小结
1 飞机直流配电系统的构成与分类 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源系统、输配电系统 2 单线制和双线制电网优缺点
2集中、混合、分散配电方式
2 直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 2 配电系统的控制方式：常规、遥控、固态
电网重量大。 中央配电盘复杂。
2．混合配电— — 中、大型飞机
·结构：
（1）单电源汇流条，多设备汇流条。
↓
↓
设在大功率设备附近 用电设备集中处
（2）多电源汇流条，多设备汇流条。
GB用于过载保护，短路保护 ZKC：介于TB和GB之间。 ·保护器的特性稍低于保护对象的特性（损伤特性）： 最大限度的利用保护对象的热特性。 ·热保护器/ 电流保护器的缺陷：环境条件影响。
时间 (s)
12
I1
I2
0
IK
电流I
（a）
选择性：
要动作求电F3动流作相，同F，1 、时F间2 不不动同作。。t1 t2 动作电流不同。 i1 i2
输配电系统（配电系统/ 电网） 电能输送、分配、控制、保护 电源汇流条 用电设备输入端
导线（电缆）：线芯，绝缘层、线束 配电装置：按纽，继电器、接触器，
终点式、凸轮式开关 保护装置：保险丝、自动开关 检测仪表 滤波、屏蔽、搭接电路
二．对飞机配电系统的要求：
1. 高可靠性，强生命力：排除故障，限制故障范围 2. 保证用电设备端电能质量。 3. 重量轻 4. 易于安装、检查、维修和改装。 5. EMI：接地、滤波、屏蔽，抗干扰能力强。
周边负载管理。
小结
1 飞机直流配电系统的构成与分类 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源系统、输配电系统 2 单线制和双线制电网优缺点
2集中、混合、分散配电方式
2 直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 2 配电系统的控制方式：常规、遥控、固态
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：
目录
添加目录标题
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
添加章节标题
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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飞机变压整流器
• Transformer Rectifier Unit
• 简称：TRU 或 TR
飞机变压整流器功用
• 将115/200V400Hz或变频交流电转变 为28V直流电
变压整流器(TRU)
• 使用情况：恒速恒频、变速恒频电源的 飞机上，也可用于装备变频交流电源的 飞机上。
• 典型组成：三相降压变压器和二极管整 流桥。
4.终了电压(final voltage) 蓄电池放电完毕时允许达到的最低电压
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 1.5 U E C D F
扩散 作用
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
极板 硬化
0.5 0
迅速下降
1 2 3 4
5 6 7 t(h)
过热损坏的镍镉蓄电池
几种蓄电池性能比较
电池 种类
铅酸 电池 镍镉 电池 锌银 电池
电动 势 (V)
2.1～ 2.2
平 均 比 能 终止 电 解 工 作 量 电 压 液 性 (W·h/ 电 压 (V) 质 (V) kg) 2.0 1.7 酸性 10～ 50 15～ 40 60～ 160
容 量 荷电湿 输 出 搁置性 效 率 能 (%) 80～ 90 75～ 85
• 电源极性和电网极性相同
• 电源电压和电网电压相同
负载均衡的概念
两台发电机并联，如果两台发电机的 输出电流相等，各为负载电流的一半，则
称负载分配是均衡的。
负载均衡的条件
• 两个调压器所保持的电压相等，即U1=U2
• 两台发电机的正线电阻相等，即R+1=R+2
57
炭片调压器的均衡电路
U I1
+
8 9 10 11
铅蓄电池充电曲线
2.6 2.4 2.2 a 2.0 1.8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t(h) b E U c d e
蓄电池的额定容量
• 是指充足电的蓄电池在15℃时以10小时放电电流 放电，放电到终了电压时电池放出的总电量。
额定容量单位：
片上，然后用食指堵住玻璃管的上端口，再取出 玻璃管，量出管中液柱的高度H，即为电解液的 高度。
• 飞机由高空下降着陆后，蓄电池电解液高度开始
比较低，有的甚至看不到电解液
补充水
铅蓄电池的使用维护规则及注意事项
(1)装到飞机上的蓄电池，其容量不得小于75%，要定 期对蓄电池进行放电检查，以判断其实有容量。
容量与放电电流间的关系曲线
30 20 10 0
100 200 300 400 放电电流(A)
放电电流越大，有效容量越小。
铅蓄电池检查方法 放电程度及其检查方法
• 在给蓄电池加双倍负荷的条件下，测量其放 电电压。
电解液密度的测量
电解液密度的测量
• 先用手握紧比重计的橡皮球，挤出比重计内的部 分空气，再将吸液管插到网状胶片上，然后缓慢
R+1 Wreg1
G
1 5
I Wreg2
R U
R+2
+
I2
G
3
2
U1
A
3
U2
B
Weq1
Weq2
R-
R-
负载均衡电路只能减小负载的不均衡程度， 不能完全消除不均衡。
§3.4 直流电源的控制与保护
控制与保护
控制
• 主电源的控制
保护
发电机反流保护
• 应急电源的控制
• 地面电源的控制
过电压与过励磁保护
变压整流器(TRU)存在的缺陷 • 自身没有输出电压调节作用，输出电压 受负载和电源电压的影响较大。 • 有400Hz变压器，体积重量较大。
高 压 交 流 电
高 压 直 流 电
UDC(V) 28
高 频 交 流 电
低 压 直 流 电
0
200
400
600 IDC(A)
电子式变压整流器
270V DC 3kHz 逆 变器 温 度敏 感器 变压器 整流滤 波 28.2V DC
L A B C RL
三相桥式整流电路及电压波形
A B C L RL
按Y/YY联接的六相全波整流电路及电压波形
A B C L RL
按Y/△Y联接的六相全波整流电路及其输出电压波形
变压整流器的外特性
变压整流器的输出电压不仅受输入电压大小的影 响，而且随负载电流的增大而下降。
变压整流器的使用特点
• 一般应接入一个很小的固定负载，从 而可避开变化较剧烈的初始部分，保 持电压稳定。
==
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能 正极 电解液 负极
铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降 低。在充电过程中，电解液的浓度升高。
(二)铅蓄电池的主要电气特性
1．电动势 E=0.84+d (V) 2．内电阻 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
炭片式调压器
炭片式调压器的主要组成
炭堆(炭柱)
电磁铁
固定在电磁铁上的六角弹 簧(或板式控制弹簧)
炭片式电压调节器原理电路
最大值
调节设定值
转/分
+
碳堆压力
碳堆
直流发电机
衔铁
铁芯 线圈
负载
板式控制弹簧
R调
最大值
调节设定值
转/分
+
碳堆压力
碳堆
直流发电机
衔铁
铁芯 线圈
负载
板式控制弹簧
R调
发电机转速增加或负载减小
第三章 飞机直流供电系统
§3.1
航空蓄电池
蓄电池
化学能
电能
蓄电池
蓄电池
按用途分
按用电解液性质分
地面 酸性 飞机 碱性 蓄电池 蓄电池 蓄电池 蓄电池
酸性航空蓄电池
铅酸蓄电池 电解质：硫酸 电解液：稀硫酸（硫酸溶液）
三、碱性航空蓄电池
镉镍蓄电池
电解质：KOH
锌银蓄电池
电解质：NaOH
铅酸蓄电池
软化，电解液蒸发，自放电加剧。大气温
度低于-15℃时，飞行后应将飞机蓄电池拆
下送室内保管，并采取防寒措施。
(9)搬运蓄电池时，应防止撞击和剧烈震动，
以免活性物质脱落。
冬天应充电保存
Specific Gravity Freezing Pt.
1.000
32°F
1.050
1.100 1.150 1.200 1.250 1.280 1.300
飞机输配电系统 又称飞机电网
供电网：从飞机电源、电源汇流条 到用电设备汇流条间的部分 配电网：从用电设备汇流条到用电 设备间的部分
配电方式 分类
集中式
分散式（独立式）
混合式
集中式配电
用 电 设 备 用 电 设 备
G
G
中央汇流条
用 电 设 备
用 电 设 备
分散式配电(独立式)
G
G
用电设备
问：如果不采取措施，在飞行中发电机的端电压能 否保持恒定？为什么？
电压调节器
功用：在一定条件下自动保持发
电机端电压基本恒定。 电压调节器简称调压器
电压调节器
外特性曲线
80 60 40 20 0
UN
0
200 400 600 800 1000
电流I ( A )
电流I(A)
不带调压器
带调压器
42
发电机输出电压升高
电磁铁线圈磁场增强
碳柱的电阻值增加 发电机励磁磁场减弱
电磁铁吸力增大
碳柱上的压力减小
发电机励磁电流减小 发电机输出电压降低 恢复到额定值
注意事项
1、炭片调压器只能相对地使发电机电压恒定， 而不能绝对地将电压保持在某一数值。 2、上述调节过程只有当发电机转速在正常工 作范围内和发电机的负载不超过额定值时 才能发生。
直 流 分量限制
电流 调节
UDC(V)
基极 驱 动 ACG 机内 电源
28
PWM
AC欠 压 DC欠 压 DC过压 DC过流 保 护
复位
0
200
400
电子式变压整流器及其特性
600 IDC(A)
§3.6 飞机直流电网
飞机电气系统的构成
电 源 系 统 供 电 系 统 电气系统 输 配 电 系 统 用 电 设 备
安培小时(A· ，简称安时 h)
不同放电电流的放电特性
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 0 2 4 6 8 10
3A(10h)
放电时间(h)
放电电流越大，电压越低。
温度对放电电流的影响
2.0 1.8 1.6 0 2 -50℃ 4
-25℃
0℃
+25℃ 10
6 8 放电时间(h)
温度越低，电压越低。
飞机变压整流器主回路构成
• 输入滤波器
• 降压变压器 • 二极管整流电路 • 输出滤波器
输入滤波器
• 类型：通常为L或π型LC滤波器
• 功用：主要用于减小变压整流器工作
时对交流电源的影响
变压器
• 功用：将115/200V交流电转变为 低
压交流电
• 铁芯结构形式：芯式
A B C
L RL
图4-8 三相半波整流电路及其输出电压
1个月， 容 量 降 30% 6个月， 容 量 降 25%～40%
1.35
1.6～ 1.8
1.2
1.1