民航飞机电气系统 第三章飞机直流供电系统

航空

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wsinglejoke

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wjlayt

谢谢楼主分享~

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很重要的东西啊

xjfox1986

好东西，赶紧看看！

天若有情

楼主太好了，谢谢你了

航空

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