第三章飞机直流供电系统
§3.1 航空蓄电池
化学能电能
蓄电池
蓄电池
蓄电池
按用途分按用电解液性质分
地面
蓄电池
飞机
蓄电池
碱性
蓄电池
酸性
蓄电池
铅酸蓄电池
电解质：硫酸
电解液：稀硫酸（硫酸溶液）
酸性航空蓄电池
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
铅( Pb )
二氧化铅
( PbO2 )
铅蓄电池的放电→ 放电铅蓄电池的充电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
正极电解液负极←充电正极电解液负极
铅酸蓄电池
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。
→ 放电
PbO2 + 2H2SO4 + Pb = = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 +电能
正极电解液负极←充电正极电解液负极
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
4.终了电压(final voltage)
蓄电池放电完毕时允许达到的最低电压
(二)铅蓄电池的主要电气特性
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
t(h)
2.0
1.5
1.0
0.5
0
B U
E
C
A
D
F
极板附近及
孔隙中的电
解液浓度迅
速下降
极板孔隙中的
硫酸浓度与极
板外的浓度达
到一定值
孔隙内硫酸
迅速下降
扩散
作用
极板
硬化
铅蓄电池放电曲线
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
t(h)
2.6
2.4
2.2
a
2.0
1.8
b
c
d e
U
E
铅蓄电池充电曲线
• 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：
安培小时(A·h) ，简称安时
蓄电池的额定容量
0 2 4 6 8 10
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
3A(10h)
放电时间(h)
放电电流越大，电压越低。
不同放电电流的放电特性
2.0
1.8
1.6
0 2 4 6 8 10
-50℃
-25℃ 0℃ +25℃
放电时间(h)
温度越低，电压越低。
温度对放电电流的影响
100 200 300 400
30
20
10
0
放电电流(A)
放电电流越大，有效容量越小。
容量与放电电流间的关系曲线
铅蓄电池检查方法
• 在给蓄电池加双倍负荷的条件下，测量其放
电电压。
放电程度及其检查方法
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
地松开橡皮球，吸人电解液，当浮子式比重计浮
起时，液面在比重计上所对应的刻度就是电解液
密度的数值。
• 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。
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。
• 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
电解液高度的测量
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。
(2)放电程度超过25%的蓄电池，不得继续使用，必须
在8h内充电，以减轻极板硬化。
(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。
(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
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。
1.300 -96°F
1.280 -92°F
1.250 -58°F
1.200 -16°F
1.150 5°F
1.100 18°F
1.050 26°F
1.000 32°F
Specific Gravity Freezing Pt.
冬天应充电保存
镉镍蓄电池
镉粉(Cd)
氢氧化镍
Ni(OH)3
→ 放电
2Ni(OH)3 + 2KOH +Cd = = = 2Ni(OH)2 + 2KOH +Cd(OH)2 +电能
正极电解液负极←充电正极电解液负极
镉镍蓄电池在充放电过程中，电解液中的氢氧
化钾并无增减，故电解液的密度和液面高度几
乎不变。
镉镍蓄电池
过热损坏的镍镉蓄电池
电池
种类
电动
势
(V)
平均
工作
电压
(V)
终止
电压
(V)
电解
液性
质
比能
量
(W·h/
kg)
容量
输出
效率
(%)
荷电湿
搁置性
能
铅酸
电池
2.1～
2.2
2.0 1.7 酸性
10～
50
80～
90
1 个月，
容量降
30%
镍镉
电池
1.35 1.2 1.1 碱性
15～
40
75～
85
6 个月，
容量降
25%～40%
锌银
电池
1.6～
1.8
1.4 1.3 碱性
60～
160
>95
6 个月，
容量降
15%～25%
几种蓄电池性能比较
§3.2 直流发电机的电压调节
U=CeΦn - I R
发电机
端电压
发电机
转速
每磁极
下磁通
结构
常数
发电机
电枢电阻
负载
电流
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？
直流发电机的端电压
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
电压调节器
42
电流I(A)
UN
0
80
60
40
20
0
200 400 600 800 1000
电流I (A)
不带调压器带调压器
外特性曲线
炭片式调压器
炭堆(炭柱)
电磁铁
炭片式调压器的主要组成
固定在电磁铁上的六角弹
簧(或板式控制弹簧)
碳堆
碳堆压力
板式控制弹簧
线圈
铁芯
衔铁
最大值
转/分+
-
直流发电机负载
调节设定值
R调
炭片式电压调节器原理电路
碳堆
碳堆压力
板式控制弹簧
线圈
铁芯
衔铁
最大值
转/分+
-
直流发电机负载
调节设定值
R调
发电机转速增加或负载减小
电磁铁线圈磁场增强电磁铁吸力增大碳柱上的压力减小
碳柱的电阻值增加发电机励磁电流减小
发电机励磁磁场减弱发电机输出电压降低恢复到额定值
发电机输出电压升高
47
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。
注意事项
48
晶体管电压调节器
晶体管电压调节器
G 检测比较电路波形变换电路整形放大电路
控制执行电路
WE
基准电压
晶体管电压调节器
G
(a) (b)
it2
it1
itav
ton T
ie We
Re
D
T
u
~
ton
T t
t
toff
Ue
Ie
功率管与发电机励磁绕组的连接图
晶体管调压器
调压原理：晶体管调压器的末级晶体管工作于开
关状态，通过改变末级晶体管的导通
比来调节发电机励磁电流，从而保持
发电机电压基本恒定。
• 体积小
• 重量轻
• 性能稳定
• 稳态误差小
• 动态品质高
• 电压调节范围大
晶体管调压器的优点
§3.3 直流电源的并联供电
• 可实现不中断供电，可靠性高
• 系统容量大，供电质量高
并联供电优点:
直流电源投入电网的条件
• 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。
57
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
G
Weq1
R-
1
I1 R+1
5
R U
I
U
1
Wreg1
Wreg2
A Weq2 B
RU2
R+2 I2
G2
3 3
+
-
+
-
U
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。
炭片调压器的均衡电路
§3.4 直流电源的控制与保护
• 主电源的控制
• 应急电源的控制
• 地面电源的控制
• 起动发电机的控制
发电机反流保护
过电压与过励磁保护
发电机反极性保护
过载保护
短路保护
控制保护
控制与保护
反流保护
反流：流入发电机的电流
反流的危害
• 白白地消耗蓄电池或发电机的
电能
• 过大的反流还会烧坏蓄电池或
发电机
G
至电压和电流
调节器电路
并联
绕组
串联
绕组
汇流条
至用电设备
蓄电池开关
衔铁
正常电流
反流
反流切断继电器工作原理
过电压与过励磁故障的保护
持续过压：由故障引起，持续时间较长，
危害大。
瞬时过压：持续时间极短，危害较小。
应具有反延时特性
对过电压保护装置的要求:
G
电压敏
感线圈
电压
调节器
过压继电器
敏感线圈
电阻
+
-
并激
绕组
接触器
正常
过压
汇流条
过压继电器过压保护电路图
§3.5 变压整流器（TRU）
• Transformer Rectifier Unit
• 简称：TRU 或TR
飞机变压整流器
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
• 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。
变压整流器(TRU)
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
• 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
输入滤波器
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
图4-8 三相半波整流电路及其输出电压
A
B
C
L
RL
A
B
C
L
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。
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。
先进飞机中采用电子式变压整流器
高压交流电
高压直流电
高频交流电
低压直流电
0 200 400 600
UDC(V)
IDC(A)
28
3kHz
逆变器
变压器整流滤波
温度敏感器直流分量限制电流调节
基极驱动PWM
机内电源AC欠压DC欠压
DC过压DC过流保护
270V DC
ACG 复位
28.2V DC
电子式变压整流器及其特性
0 200 400 600
UDC(V)
IDC(A)
28
电子式变压整流器
§3.6 飞机直流电网
用电设备
输配电系统
电源系统
供电系统
电气系统
飞机电气系统的构成
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
飞机输配电系统
集中式
分散式（独立式）
混合式
配电方式分类
G G
用
电
设
备
中央汇流条
用
电
设
备
用
电
设
备
用
电
设
备
集中式配电
G G
用电设备用电设备
分散式配电(独立式)
混合式配电
G G
用
电
设
备
中央汇流条
用
电
设
备
用
电
设
备
用
电
设
备
常规式
遥控式
固态式
配电系统的控制方式
• 电源线和用电设备输电线都集中于
座舱内。
• 由飞行员控制电源和用电设备电路
的接通或断开。
常规式配电系统控制
• 配电汇流条设于用电设备附近。
• 飞行员在座舱内通过继电器或接触
器接通或断开电路。
特点：座舱内只有控制线，没有供电线。
遥控式配电系统控制
• 应用微型计算机和分时多路传输总线来控
制电源和用电设备的通或断
• 减轻了飞行人员的负担，降低了飞机电网
的重量，提高了电网的可靠性和维修性
特点：既有遥控式的特点，又简化了控制线。
固态式配电系统控制
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