飞机交流供电系统1
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➢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；
飞机交流供电系统
§2-1 飞机交流供电系统概述
1
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
➢ 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
16
以机体为中线的三相四线制
A 0 C
A
单相 负载
B B
三相
单相
单相
C
负载
负载
负载
17
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。
18
不接中线的三相三线制 供电系统
A
A
0
B
22
飞机交流供电系统的指标
➢空载到额定负载
115±1.0V
➢100%到125%额定负载 115±1.5V
➢125%到150%额定负载 115±2.0V
➢非正常稳态电压极限 115+15/-10V
➢对称负载时三相电压不平衡 <0.6V,相移<0.6
➢不对称负载时三相电压不平衡 <3V、相移1.5°
➢波峰系数 ➢单次谐波分量 ➢直流电压分量 ➢电压调制
优点：是控制和保护设备比较简单； 缺点：它在一台发电机故障需要转换为另一台 发电机供电时，汇流条会瞬间中断电源。
12
飞机电源分配方法
飞机上有两种典型的 配电方法：
中央集中配电方式和分散管理配电方式
13
中央集中配电方式：飞机只有一个电源中 心，每个负载都有专用的供电导线和控制 导线，用跳开关作为保护器件，用继电器 或接触器控制负载的工作。
结构简单、可靠； 但配电导线重量较大。
14
分散管理配电方式：除了一个电源中心外，还有 若干个分中心，每个电源分中心由电源二次分配 组件进行控制。负载的通断用固态电源控制器进 行远程控制，一般采用远程控制开关作为保护器 件。 控制设备复杂； 但大大减轻了配 电导线的重量。
15
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）
10
飞机交流电源系统的 供电方式
交流电源系统的供电 方式一般可分为两类：
单独供电和并联供电
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：是发电机的利用率高，系统可靠性好；
缺点：并联系统的控制和保护设备复杂。
11
单独供电：在正常状态下，每台发电机单独向 各自的汇流条供电，只在故障时才实行转换，这 种供电方式称为单独供电。
27
恒装的安装位置
28
恒速传动装置的四个发展阶段
使用年代
项目 系统功率(kVA) 系统重量(kg)
系统重功比(kg/kVA) 可靠性 MTBF·h
系统特点
四、五十年代 六十年代
40
60
99~145
63
2.5~3.6
1.22
几百
1000
有刷气冷发电 无刷油冷发电
机，液压差动 机，轴向齿轮
式恒装，电磁 差动式恒装，
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)
➢ 核心装置：恒速传动装置
CSD (Constant Speed Drive)
26
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、电磁式、电磁机械式
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
2
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
3
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 。
4Fra Baidu bibliotek
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 配电 用电
供电系统 电网
5
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
恒速恒频
(CSCF)
变速恒频
(VSCF)
6
变速变频交流电源系统
变速
变速
发动机
减速器
交流发电机
变频交流电
优点：➢变频交流发电系统简单
C
B
三相
单相
单相
C
负载 负载 负载
19
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。
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。
20
以单相为主而兼有三相 的供电系统
A
单相负载
C B
优点：节省导线 缺点：较多
汇流条 自动驾驶仪
21
交流供电质量的指标
➢ 电压 ➢ 频率
➢ 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
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。
1.41±0.08 <0.03 <100mV <1.5V
➢频率
400±4Hz
23
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）
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。
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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；
飞机交流供电系统
§2-1 飞机交流供电系统概述
1
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
➢ 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
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以机体为中线的三相四线制
A 0 C
A
单相 负载
B B
三相
单相
单相
C
负载
负载
负载
17
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。
18
不接中线的三相三线制 供电系统
A
A
0
B
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飞机交流供电系统的指标
➢空载到额定负载
115±1.0V
➢100%到125%额定负载 115±1.5V
➢125%到150%额定负载 115±2.0V
➢非正常稳态电压极限 115+15/-10V
➢对称负载时三相电压不平衡 <0.6V,相移<0.6
➢不对称负载时三相电压不平衡 <3V、相移1.5°
➢波峰系数 ➢单次谐波分量 ➢直流电压分量 ➢电压调制
优点：是控制和保护设备比较简单； 缺点：它在一台发电机故障需要转换为另一台 发电机供电时，汇流条会瞬间中断电源。
12
飞机电源分配方法
飞机上有两种典型的 配电方法：
中央集中配电方式和分散管理配电方式
13
中央集中配电方式：飞机只有一个电源中 心，每个负载都有专用的供电导线和控制 导线，用跳开关作为保护器件，用继电器 或接触器控制负载的工作。
结构简单、可靠； 但配电导线重量较大。
14
分散管理配电方式：除了一个电源中心外，还有 若干个分中心，每个电源分中心由电源二次分配 组件进行控制。负载的通断用固态电源控制器进 行远程控制，一般采用远程控制开关作为保护器 件。 控制设备复杂； 但大大减轻了配 电导线的重量。
15
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）
10
飞机交流电源系统的 供电方式
交流电源系统的供电 方式一般可分为两类：
单独供电和并联供电
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：是发电机的利用率高，系统可靠性好；
缺点：并联系统的控制和保护设备复杂。
11
单独供电：在正常状态下，每台发电机单独向 各自的汇流条供电，只在故障时才实行转换，这 种供电方式称为单独供电。
27
恒装的安装位置
28
恒速传动装置的四个发展阶段
使用年代
项目 系统功率(kVA) 系统重量(kg)
系统重功比(kg/kVA) 可靠性 MTBF·h
系统特点
四、五十年代 六十年代
40
60
99~145
63
2.5~3.6
1.22
几百
1000
有刷气冷发电 无刷油冷发电
机，液压差动 机，轴向齿轮
式恒装，电磁 差动式恒装，
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)
➢ 核心装置：恒速传动装置
CSD (Constant Speed Drive)
26
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、电磁式、电磁机械式
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
2
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
3
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 。
4Fra Baidu bibliotek
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 配电 用电
供电系统 电网
5
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
恒速恒频
(CSCF)
变速恒频
(VSCF)
6
变速变频交流电源系统
变速
变速
发动机
减速器
交流发电机
变频交流电
优点：➢变频交流发电系统简单
C
B
三相
单相
单相
C
负载 负载 负载
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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。
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。
20
以单相为主而兼有三相 的供电系统
A
单相负载
C B
优点：节省导线 缺点：较多
汇流条 自动驾驶仪
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交流供电质量的指标
➢ 电压 ➢ 频率
➢ 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
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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。
1.41±0.08 <0.03 <100mV <1.5V
➢频率
400±4Hz
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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）