飞机电气基础-直流电

② 频率：400Hz 依据： a、电磁设备的重量： 对变压器/互感器：f↑→重量↓ 对旋转电机：在400Hz左右重量最小。 b、对开关设备，400Hz时交流电弧易熄弧。 ③ 相数：3相 优点： a、发电机：功率相同时，三相发电机更小； b、电动机：三相电动机性能优于单相电动机；
c、可以提供两个电压：相电压和线电压；
④ 容量—电瓶充足电后所能放出的最大电量， Q = Iet，Ie—额定电流，t—放电时间， 单位：安培小时（Ah） 因素： 极板大小及数量，即活性物质的多少 ； 3、功能： ① 用作辅助电源，起动发动机； ② 用作应急电源，向关键设备供电
1.2.2 蓄电池的工作特性
一、蓄电池的放电特性 1、铅蓄电池
图1-7 恒装转速调节器
分配活门：恒装的输出转速升高, 离心力增大,离心 配重开角增大, 拨杆使分配活门下移。 伺服活塞：伺服油缸大腔与回油路相通, 大腔油压 下 降，活塞受定压油和弹簧力的作用 向左移动。 液压泵可变斜盘倾角γp—恒装的状态： ① 正差动时，斜盘左倾（γp> 0）， 活塞左移使斜盘 倾角γp减小，液压泵的打油量减小，液压马达顺向 转速下降， 恒装输出转速降低；
1.2.3 航空蓄电池的故障及其维护
1、铅蓄电池的故障 ① 自放电严重。 原因：有杂质，形成微电池；温度高，使正常自放 电加速；极柱间有灰尘、水汽，形成放电通 路。 ② 极板硬化。 原因：充电不足，未彻底还原；液面低，在空气中 被氧化
③ 活性物质脱落。 原因：大电流充、放电；温度高；震动。
存放方法：充足电后存放 性能特点：成本低，体积大，重量重，寿命短 2、镍镉蓄电池的故障 内部短路—只出现在寿命后期。 存放方法：充足电后存放 性能特点：放电电压平稳，故障少，寿命长， 成本高
3、恒速恒频交流电源（CSCF） 结构示意图：发动机—恒装—发电机 特点：有恒装，成本高；恒频。 适用场合：喷气式飞机 4、变速恒频交流电源（VSCF） 结构示意图：发动机 发电机 变频器 结构示意图：发动机—发电机—变频器 特点：无恒装，维护方便；过载能力差。 适用场合：各式飞机
三、飞机电网的连接方式
3、液压泵-液压马达组件： 简单构造：圆柱形缸体、柱塞孔、柱塞、可动 斜盘、固定斜盘、分油盘 工作原理：泵的打油量为
Qp=Cpnptgγp
结论：液压泵的构造一定时，泵的打油量与泵 的转速和斜盘倾角有关；可调量：γp ⑵液压马达： 功能：液压能→机械能
结论：液压马达的转速nm的大小和方向受液压
泵可变斜盘倾角γp的控制 4、转速调节器（图1-7） 功能：敏感恒装输出轴的实际转速，自动调整 液压泵可变斜盘的倾角γp。 组成：两大部分：离心配重式调速器和伺服油 缸 ⑴ 输出过速时的调节 恒装状态：任意
② 负差动时，斜盘右倾（γp< 0），活塞左移使斜盘 负倾角增大，液压马达打油量增加，液压马达的逆 向转速升高，恒装输出转速下降。 ⑵ 输出欠速时的调节 恒装状态：任意 分配活门：恒装输出转速下降时，离心配重的离心 力减小，开角减小，分配活门上移。 伺服活塞：伺服油缸大腔与定压油路接通，大腔内 的油压上升，则伺服活塞右移。
1、低压直流电源系统 单线制。直流发电机的负线接到机体上
特点：减轻电网重量。 2、交流电源系统—有两种连接方式： ① 以机体为中线的三相四线制（图1-2） 优点：有两个电压可供选择；发生故障时，对机 上人员较安全。 ② 无中线的三相三线制（图1-3） 特点：只有一个电压；故障时对机上人员更危险 四、供电方式： 1、低压直流电源系统—都是并联供电：发电机-发 电机或发电机-蓄电池并联
五、飞机交流电源的优点：
① 电压高，电流小，发电及输电系统重量减小； ② 无电刷，无磨损，可采用油冷，高空性能好； ③ 功率变换容易，效率高。
1.2
航空蓄电池
1.2.1 航空蓄电池的种类、构造和功能
概念：化学能和电能相互转化
1、种类： ① 酸性蓄电池—电解液为硫酸水溶液，如铅酸蓄电 池 ② 碱性蓄电池—电解液为氢氧化钾或氢氧化钠水溶 液，如镍镉蓄电池和银锌蓄电池 2、构造：单体蓄电池（如图1-4示） ① 正、负极板—金属栅架，上涂参加化学反应的活 性物质，疏松多孔状。
材料：正极板—二氧化铅（PbO2） 负极板—铅（Pb） 电解液—硫酸+水（H2SO4+H2O） 放电条件：接通负载 化学反应方程式： PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O 放电结果：① 正负极板生成硫酸铅，内阻增大， 电压下降； ② 消耗硫酸，生成水，电解液浓度减 小；
2、镍镉蓄电池 材料：正极板—氢氧化镍（Ni（OH）3） 负极板—镉（Cd） 电解液—氢氧化钾+水（KOH+H2O） 化学反应方程式： 2Ni（OH）3 + Cd + 2KOH → Cd（OH）2 + 2Ni（OH）2 + 2KOH 放电结果：① 消耗的氢氧化钾=生成的氢氧化钾， 电解液浓度不变； ② 水未参加化学反应，高度不变；
1、他励式(图1-10) “无刷”同步发电机组成：旋转磁极式主发电机、 旋转电枢式交流励磁机、旋转整流器。 简称：三级式无刷交流发电机 各级发电机的名称及结构： 第一级：永磁发电机—副励磁机，旋转磁极式 第二级：交流励磁机，旋转电枢式 第三级：主发电机，旋转磁极式 特点：起激可靠、外特性较硬、有强激能力.
图1-9 二级式无刷交流发电机
3、旋转整流器 功能：将交流励磁机的三相电枢电压整流为直 流电，给主发电机励磁。 结构：三相半波整流器、三相全波整流器 整流电压波形（图1-12、1-13） 三相半波整流器：3f0 脉动直流 三相全波整流器：6f0 脉动直流
恒装状态—液压泵可变斜盘倾角γp： ① 在正差动时，斜盘左倾（γp< 0），活塞右移使 斜盘正倾角增大，液压马达顺向转速升高，恒 装输出轴转速上升； ② 负差动时，斜盘右倾（γp < 0），活塞右移使斜 盘负倾角减小，则液压马达逆向转速下降，同 样使恒装输出转速上升。 ⑶ 电调线圈 功能：① 精调转速或频率； ② 发电机并联供电时均衡有功负载。
作用原理：电磁铁与永磁铁相互作用，排斥时，活 门下移，转速下降；吸引时，活门上 移，转速上升。 5、故障保护装置 种类：输出脱开装置、欠速保护、输入轴剪切径、 滑油压力与温度警告系统等。 ⑴ 输入脱开机构（图1-8） 脱开原因：过速、滑油压力太低、滑油温度过高。 装置构成：套齿离合器、蜗杆、蜗块、电磁铁和复 位手柄
三、恒装的组成及工作原理 恒装由五大部分组成： ⑴ 差动游星齿轮系：直接传递发动机的转速，该转 速随发动机转速的变化而变化； ⑵ 液压泵-液压马达组件：补偿发动机转速的变化； ⑶ 滑油系统：润滑、散热作用外，是液压泵-马达组 件传递功率的介质。 ⑷ 调速系统：敏感恒装输出轴的转速，自动调整液 压泵可变斜盘的倾角γp。
3、蓄电池使用注意事项 ① 酸性和碱性蓄电池应互相隔离； ② 以上两种蓄电池应充足电后存放，电解液 面高于极板； ③ 清洁、通风、防火；
1．3 航空发电机传动与发电
1.3.1 航空发电机传动 传动方式有两种：直接传动和通过恒装传动 一、直接传动： 与发动机的种类和电源的类型有关 电源种类：直流电源、VSVF交流电源 二、通过恒速传动装置（CSD）传动 发动机种类：涡喷发动机 电源种类：CSCF交流电源
3、放电曲线及放电特性 放电曲线如图1-5示： 特性：铅蓄电池—电压下降快，且与放电电流有关 镍镉蓄电池—电压变化平稳，性能好； 二、蓄电池的充电特性 充电条件：外接直流电源，极性相同 充电方程式： ① 铅蓄电池：2PbSO4 + 2H2O→Pb + 2H2SO4 +PbO2
图1-5 放电特性
② 镍镉蓄电池： Cd（OH）2 + 2KOH + 2Ni（OH）2→ Cd + 2KOH + 2Ni（OH）3 结论：充电和放电是逆反应 充电方式：两种 ① 恒流充电—电瓶充电器充电，调整电压使电流保 持恒定，充电时间长，机上或车间 ② 恒压充电—直流发电机充电，充电时间短，适合 起动发电机，但不能充满电。
⑸ 保护系统：当恒装故障时将其与发动机脱开， 或使发电机与电网断开。
1、差动游星齿轮系(图1-6)
恒装输出转速n0与其输入转速ni、液压马达转速 nm的关系为：
n0 =k1ni—k2nm
结论：恒装的输出转速取决于恒装的输入转速 和液压马达的输出转速。
图1-6 差动游星齿轮系的传动关系
2、恒速传动装置的三种工作状态
图1-2
以机体为中线的三相四线制
图1-3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
无中线的三相三线制
四、飞机电源系统的参数
1、直流电源—电压：28．5V 2、交流电源： ① 电压：115/200V或120/208V 考虑因素： a、功率及发电和配电系统的重量：U↑→重量↓ b、馈线允许压降及强度：U↑→I↓→导线细→线路 压降↑；同时导线强度↓ c、人员安全性：U↑→安全性↓
① 零差动（零补偿）工作方式 制动点转速—指恒装的输入轴转速 条件：a、液压马达不转动即nm=0； b、恒装的输出转速为额定值； 这时恒装的输入轴转速niz称为制动点转速，恒 装的这种工作状态称为零差动（零补偿）工作 方式。
② 正差动（正补偿）工作方式 工作情况： a、恒装输入轴转速低于制动点转速； b、液压马达输出齿轮顺时针方向转动； c、恒装输出轴转速加快； ③ 负差动（负补偿）工作方式 工作情况： a、恒装输入轴转速高于制动点转速； b、液压马达输出齿轮逆时针方向转动； c、恒装输出齿轮转速下降；
应急电源种类：应急直流电源—航空蓄电池 应急交流电源—冲压空气涡轮发电 机、静变流器 4、二次电源—主电源经过变换形式后得到的电源 种类：AC→DC：变压整流器（TRU） DC→AC：旋转变流机、静止变流器
二、飞机（主）电源系统的主要类型
1、低压直流电源系统 主电源：发动机直接传动的直流发电机，调定电压 为28V。
航空器电源 (AV-AV)
目
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
录
概述 航空蓄电池 飞机发电机传动与发电 飞机电源系统的并联运行 飞机发电机调压、控制与保护 飞机二次电源与应急电源 飞机地面电源
1.1
概 述
一、飞机电源系统的组成 1、主电源—指由发动机传动的发电系统 供电对象：机上全部电气负载 2、辅助电源和地面电源 工作场合：辅助电源—地面或空中（备用电源） 地面电源—地面 辅助电源的种类：航空蓄电池和辅助动力装置传动 的发电机（即APU．G）。 3、应急电源—飞行中主电源全部失效，给关键设 备供电
图1-4 蓄电池的构造
② 隔板—绝缘材料，有孔，防止正、负极板短路 ③ 电解液—硫酸或氢氧化钾水溶液 ④ 容器—耐腐蚀材料制成 参数： ① 电动势—Eb，取决于材料、电解液浓度等，单体 蓄电池的Eb较小； ② 电压—Ub，与放电程度有关 ③ 内阻—Rb，与材料、极板间距离有关 三者关系：Ub=Eb－IbRb
图1-8
输入脱开装置
脱开方式：空中人工脱开—发动机旋转中脱开 复位方式：地面人工复位—发动机停车时复位
⑵ 欠速保护： 欠速位置：恒装输入/输出轴 动作对象：发电机电路断路器GCB跳开
1.3.2 交流发电机及其励磁方式 一、无刷交流发电机
对励磁系统的要求： ⑴ 起激可靠； ⑵ 发电机输出端短路时，有强激能力； ⑶ 尽量补偿电枢反应，以提高发电机外特性硬度， 减轻调压器负担。 实现无刷的关键部件：旋转整流器 励磁方式:他励式和自励式。
图1-10
三级式无刷交流发电机
2、自励式（图1-9） 励磁机电源：主发电机自身发出的电能 简称：二级式 存在问题： ① 起激不可靠：可以通过在激磁机定子磁极中加装 永磁铁的方法解决。 ② 无强激能力：可以采用复激或相复激电路作为激 磁机的激磁电路，既解决了强激问 题，又使发电机有较硬的外特性, 减轻了调压器负担。
低压直流电源系统的特点： ① 电压低，电流大，因此发电机及馈线重量大； ② 高空性能差（速度、高度—散热、磨损）； ③ 功率变换设备（DC—AC）复杂，效率低； ④ 可以兼作起动发电机，减轻机载设备的重量。 2、变速变频交流电源（VSVF） 结构示意图：发动机—变速器—发电机 特点：由同步发电机的公式f = pn/60 可知，此时交 流电的 频率是变化的 适用场合：涡浆飞机