飛機(jī)交流供電系統(tǒng).ppt

1、1,飛機(jī)交流供電系統(tǒng),2-1 飛機(jī)交流供電系統(tǒng)概述,2,大中型民航客機(jī)采用交流電源系統(tǒng)的主要因素,電源容量增加，需要提高電源電壓以減輕系統(tǒng)重量 工作環(huán)境限制 隨著飛機(jī)飛行高度的增加，直流電機(jī)炭刷和整流子的磨損變得越來(lái)越嚴(yán)重 用電量增加，電機(jī)發(fā)熱增加，需要效率更高的冷卻方式 電壓和功率變換的要求,3,交流電源系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn),交流發(fā)電機(jī)沒(méi)有換向器，特別是無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)沒(méi)有電刷和滑環(huán)，同時(shí)采用噴油冷卻，工作可靠性大大提高； 電源電壓高，使得交流發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)和設(shè)備重量減輕； 交流電能易于變換，即易于變壓和整流,4,（1）恒速傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)困難。 （2）交流電源系統(tǒng)的控制和保護(hù)設(shè)備比較

2、復(fù)雜，特別是并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的控制更為復(fù)雜 。,缺點(diǎn),5,飛機(jī)交流電源系統(tǒng)的主要形式,供電系統(tǒng),電網(wǎng),配電,輸電,用電,飛機(jī)交流電源系統(tǒng)四個(gè)環(huán)節(jié)：,發(fā)電,6,飛機(jī)交流電源系統(tǒng)發(fā)電的主要形式,7,變速變頻交流電源系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)：,變頻交流發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)單 體積重量小 電能轉(zhuǎn)換效率高,缺點(diǎn)：,發(fā)電機(jī)之間不能并聯(lián)供電,適用范圍：,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍很小，如渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)或直升機(jī)。,8,恒速恒頻交流電源系統(tǒng),9,恒速恒頻交流電源系統(tǒng),恒頻交流電對(duì)飛機(jī)上的各類(lèi)負(fù)載都適用，而且由于電源頻率恒定，用電設(shè)備和配電系統(tǒng)的重量比變頻系統(tǒng)輕，配電也比較簡(jiǎn)單； 恒頻交流發(fā)電機(jī)可單臺(tái)運(yùn)行，也可以并聯(lián)運(yùn)行，而且電氣性能好，供

3、電質(zhì)量高,10,變速恒頻交流電源系統(tǒng),電氣性能好。VSCF電源輸出頻率恒定，精度高，無(wú)頻率瞬變現(xiàn)象。 取消了CSD，重量有所減輕。,優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,允許的工作環(huán)境溫度比較低，過(guò)載能力差。結(jié)果復(fù)雜，可靠性相對(duì)較低，維護(hù)比較困難。,11,飛機(jī)交流電源系統(tǒng)的供電方式,交流電源系統(tǒng)的供電方式一般可分為兩類(lèi)：,單獨(dú)供電和并聯(lián)供電,并聯(lián)供電：將多臺(tái)頻率相同的交流發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來(lái)，同時(shí)向機(jī)上所有匯流條供電，稱(chēng)為并聯(lián)供電優(yōu)點(diǎn)：是發(fā)電機(jī)的利用率高，系統(tǒng)可靠性好； 缺點(diǎn)：并聯(lián)系統(tǒng)的控制和保護(hù)設(shè)備復(fù)雜。,12,單獨(dú)供電：在正常狀態(tài)下，每臺(tái)發(fā)電機(jī)單獨(dú)向各自的匯流條供電，只在故障時(shí)才實(shí)行轉(zhuǎn)換，這種供電方式稱(chēng)為單獨(dú)供電。

4、優(yōu)點(diǎn)：是控制和保護(hù)設(shè)備比較簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：它在一臺(tái)發(fā)電機(jī)故障需要轉(zhuǎn)換為另一臺(tái)發(fā)電機(jī)供電時(shí)，匯流條會(huì)瞬間中斷電源。,13,飛機(jī)電源分配方法,飛機(jī)上有兩種典型的配電方法：,中央集中配電方式和分散管理配電方式,14,中央集中配電方式：飛機(jī)只有一個(gè)電源中心，每個(gè)負(fù)載都有專(zhuān)用的供電導(dǎo)線(xiàn)和控制導(dǎo)線(xiàn)，用跳開(kāi)關(guān)作為保護(hù)器件，用繼電器或接觸器控制負(fù)載的工作。,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠； 但配電導(dǎo)線(xiàn)重量較大。,15,分散管理配電方式：除了一個(gè)電源中心外，還有若干個(gè)分中心，每個(gè)電源分中心由電源二次分配組件進(jìn)行控制。負(fù)載的通斷用固態(tài)電源控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，一般采用遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)作為保護(hù)器件。,控制設(shè)備復(fù)雜； 但大大減輕了配電導(dǎo)線(xiàn)的

5、重量。,16,電網(wǎng)連接形式,以機(jī)體為中線(xiàn)的三相四線(xiàn)制 （現(xiàn)代飛機(jī)普遍采用） 不接中線(xiàn)的三相三線(xiàn)制 以單相為主而兼有三相的供電系統(tǒng),17,以機(jī)體為中線(xiàn)的三相四線(xiàn)制,18,優(yōu)點(diǎn)：供電系統(tǒng)重量比較輕； 可提供兩種電壓； 單相負(fù)載控制、保護(hù)設(shè)備較簡(jiǎn)單。,以機(jī)體為中線(xiàn)的三相四線(xiàn)制,19,不接中線(xiàn)的三相三線(xiàn)制供電系統(tǒng),20,優(yōu)點(diǎn)： 電網(wǎng)輕 電壓波形失真小。,缺點(diǎn)：只能提供一種電壓； 某一相斷路時(shí)，會(huì)發(fā)生“串聯(lián)”故障。,不接中線(xiàn)的三相三線(xiàn)制供電系統(tǒng),21,以單相為主而兼有三相的供電系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省導(dǎo)線(xiàn) 缺點(diǎn)：較多,22,交流供電質(zhì)量的指標(biāo),電壓 頻率,23,飛機(jī)交流供電系統(tǒng)的指標(biāo),空載到額定負(fù)載1151.0

6、V 100%到125%額定負(fù)載1151.5V 125%到150%額定負(fù)載1152.0V 非正常穩(wěn)態(tài)電壓極限115+15/-10V 對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)三相電壓不平衡 0.6V,相移0.6 不對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)三相電壓不平衡 3V、相移1.5 波峰系數(shù)1.410.08 單次諧波分量0.03 直流電壓分量100mV 電壓調(diào)制1.5V 頻率4004Hz,24,主要技術(shù)性能,額定電壓： 交流電網(wǎng)：115/200V 發(fā)電機(jī)： 120/208V 額定容量：交流發(fā)電機(jī)三相總視在功率 單位：千伏安（KVA） 功率因數(shù)：額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù) 一般為：cos=0.75（感性） 頻率：一般為400HZ 轉(zhuǎn)速：恒速恒頻常見(jiàn)轉(zhuǎn)速為600

7、0、8000、12000、24000轉(zhuǎn)/分（r/min）,25,2-2恒速恒頻交流電源,26,一、概述,恒速恒頻簡(jiǎn)稱(chēng)CSCF (Constant Speed Constant Frequency) 核心裝置：恒速傳動(dòng)裝置 CSD (Constant Speed Drive),27,功用和分類(lèi),功用：用來(lái)保持交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速基本恒定 分類(lèi)：液壓式、機(jī)械式、液壓機(jī)械式、電磁式、電磁機(jī)械式,28,恒裝的安裝位置,29,恒速傳動(dòng)裝置的四個(gè)發(fā)展階段,30,二、液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置的主要組成,傳動(dòng)系統(tǒng) 滑油系統(tǒng) 調(diào)速系統(tǒng) 保護(hù)系統(tǒng),31,液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置,32,液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置,33,液壓機(jī)械

8、式恒速傳動(dòng)裝置,轉(zhuǎn)速合成,34,傳動(dòng)系統(tǒng)組成,液壓泵-液壓馬達(dá) 差動(dòng)齒輪,35,滑油系統(tǒng)作用,對(duì)齒輪系統(tǒng)起潤(rùn)滑作用 對(duì)齒輪系統(tǒng)起散熱作用 作為液壓泵與液壓馬達(dá)組件傳遞功率的介質(zhì),36,調(diào)速系統(tǒng)組成,離心調(diào)速器 伺服油缸,37,保護(hù)系統(tǒng)作用,在恒速傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，可以將發(fā)電機(jī)與恒速傳動(dòng)裝置脫開(kāi)，以保護(hù)整套機(jī)構(gòu)不被損壞。,38,液壓機(jī)械式恒速傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)要工作原理,39,制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速,定義：為保持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在額定值所需要的恒裝輸入軸轉(zhuǎn)速,40,二、差動(dòng)游星齒輪系的工作原理,41,傳動(dòng)關(guān)系,42,液壓馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng),零差動(dòng)工作方式,43,液壓馬達(dá)輸出齒輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),正差動(dòng)工作方式,44,液壓馬達(dá)輸

9、出齒輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),負(fù)差動(dòng)工作方式,45,三、液壓泵與液壓馬達(dá)的工作原理,46,簡(jiǎn)單構(gòu)造：圓柱形缸體、柱塞孔、柱塞、可動(dòng)斜盤(pán)、固定斜盤(pán)、分油盤(pán),47,48,49,50,四、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng),51,速度下降撥桿的力減小活塞上移,速度上升撥桿的力增加活塞下移,速度為額定輸入轉(zhuǎn)速,52,53,五、恒裝輸入脫開(kāi)裝置,54,55,手動(dòng)脫開(kāi)機(jī)構(gòu),56,恒裝監(jiān)控裝置,57,58,恒速傳動(dòng)裝置的工作狀態(tài),零差動(dòng)工作狀態(tài) 正差動(dòng)工作狀態(tài) 負(fù)差動(dòng)工作狀態(tài),59,液壓機(jī)械式恒裝三種工作狀態(tài),2. 正差動(dòng)工作狀態(tài)；恒裝輸入軸轉(zhuǎn)速低于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)的工作狀態(tài) 要點(diǎn)：液壓馬達(dá)起加速作用,3. 負(fù)差動(dòng)工作狀態(tài)：恒裝輸入軸轉(zhuǎn)速高

10、于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)的工作狀態(tài) 要點(diǎn)：液壓馬達(dá)起減速作用,1. 零差動(dòng)工作狀態(tài)；恒裝輸入軸轉(zhuǎn)速等于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)的工作狀態(tài) 要點(diǎn)：液壓馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng),60,61,五、組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī),62,1、將交流電變?yōu)橹绷麟姷脑O(shè)備是（） A變壓整流器 B靜止變流器 C旋轉(zhuǎn)變流機(jī) D蓄電池,2、當(dāng)主電源為交流電源時(shí)，二次電源的變換器件是（）。 A變壓整流器 B靜止變流器 C旋轉(zhuǎn)變流機(jī) D蓄電池,63,3、能將直流電變?yōu)榻涣麟姷脑O(shè)備是（） A變壓整流器 B靜止變流器 C旋轉(zhuǎn)變流機(jī) D接觸器,4、變速變頻交流電源適用于（） A渦輪螺旋漿飛機(jī) B渦輪噴氣式飛機(jī) C各種民用航空器 D大型運(yùn)輸機(jī),64,5、飛機(jī)上常用的交流電網(wǎng)形式

11、是（） A以機(jī)體為負(fù)線(xiàn)的單線(xiàn)制 B中線(xiàn)接機(jī)體的三相四線(xiàn)制 C無(wú)中線(xiàn)的三相四線(xiàn)制 D無(wú)中線(xiàn)的三相三線(xiàn)制,6、利用恒速傳動(dòng)裝置可以組成（） A低壓直流電源 B變速變頻交流電源 C變速恒頻交流電源 D恒速恒頻交流電源,65,7、變速恒頻交流電源的組成結(jié)構(gòu)為（） A發(fā)動(dòng)機(jī)變速器發(fā)電機(jī) B發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)一變頻器 C發(fā)動(dòng)機(jī)恒裝發(fā)電機(jī) D發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)一變速器,8、當(dāng)恒裝工作在負(fù)差動(dòng)狀態(tài)時(shí)，恒裝的 A輸出轉(zhuǎn)速高于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速 B輸入轉(zhuǎn)速高于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速 C輸出轉(zhuǎn)速低于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速 D輸入轉(zhuǎn)速低于制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速,66,9當(dāng)恒裝的輸出轉(zhuǎn)速恰好等于額定轉(zhuǎn)速時(shí)的輸入轉(zhuǎn)速稱(chēng)為制動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速，此時(shí) A液壓馬達(dá)正轉(zhuǎn) B液壓馬達(dá)逆轉(zhuǎn) C

12、液壓馬達(dá)不動(dòng) D液壓泵不動(dòng),10恒裝的脫開(kāi)裝置應(yīng)（）。 A空中自動(dòng)脫開(kāi)，空中自動(dòng)復(fù)位 B空中自動(dòng)脫開(kāi)，地面自動(dòng)復(fù)位 C空中人工脫開(kāi)，空中人工復(fù)位 D空中人工脫開(kāi)，地面人工復(fù)位,67,11恒裝中液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速大小及轉(zhuǎn)向由是由 A液壓泵可變斜盤(pán)的傾角P決定。 B液壓泵固定斜盤(pán)的傾角P決定。 C液壓馬達(dá)可變斜盤(pán)的傾角P決定。 D液壓馬達(dá)固定斜盤(pán)的傾角P決定。,68,3-4 變速恒頻交流電源,69,變速恒頻電源系統(tǒng),簡(jiǎn)稱(chēng)VSCF (Variable Speed Constant Frequency) 電子變換器 115/200V400Hz三相交流電,70,VSCF電源的構(gòu)成方框,71,VSCF優(yōu)點(diǎn)（與

13、CSCF比較）,電能質(zhì)量高，無(wú)頻率瞬變現(xiàn)象； 能量轉(zhuǎn)換效率高，比CSCF高了近10%； 旋轉(zhuǎn)部件少，可靠性高； 電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，除發(fā)電機(jī)必須安裝在發(fā)電機(jī)附件機(jī)匣內(nèi)，其它部件安裝位置可以按需放置； 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)刷起動(dòng)發(fā)電； 生產(chǎn)和使用維護(hù)方便，有利于減少飛機(jī)全壽命期費(fèi)用,72,變速恒頻交流電源系統(tǒng),73,MD90飛機(jī)變速恒頻發(fā)電系統(tǒng),變頻交流發(fā)電機(jī),電子變換器組件(CEU),變換器輸出變壓器組件(COTU),60/75kVA,12000 24000rpm,800/1600Hz,74,MD90飛機(jī)變速恒頻發(fā)電系統(tǒng),75,2-3飛機(jī)無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),76,交流發(fā)電機(jī),77,飛機(jī)無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),同步發(fā)電

14、機(jī),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子繞組中電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1相等，且轉(zhuǎn)向相同，這樣的發(fā)電機(jī)稱(chēng)為同步發(fā)電機(jī)。 即：n = n1 = 60f1 / p,78,交流發(fā)電機(jī)的原理,79,80,交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式,在飛機(jī)交流電源系統(tǒng)中，普遍采用同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)的種類(lèi)可根據(jù)其勵(lì)磁方式劃分，勵(lì)磁方式有多種，按照勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中是否帶有電刷可分為有刷勵(lì)磁和無(wú)刷勵(lì)磁兩大類(lèi)。每一類(lèi)中又包含自勵(lì)與他勵(lì)兩種方式。 對(duì)飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要要求是：工作可靠，短路時(shí)具有強(qiáng)行勵(lì)磁的能力，以產(chǎn)生足夠大的短路電流和發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，保證保護(hù)設(shè)備可靠動(dòng)作，提高并聯(lián)工作的穩(wěn)定性。,81,有刷交流發(fā)電機(jī),（一）他勵(lì)式有刷交流發(fā)電

15、機(jī),1.直流電網(wǎng)勵(lì)磁,2.直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁,82,（二）自勵(lì)式有刷交流發(fā)電機(jī),83,有刷交流發(fā)電機(jī)存在電刷和滑環(huán)，可靠性低，使用條件受到了很大限制，自50年代發(fā)明的旋轉(zhuǎn)整流器式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)對(duì)交流電源系統(tǒng)的供電性能有很大提升。,84,旋轉(zhuǎn)整流器式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,兩級(jí)式 三級(jí)式,85,三級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),旋轉(zhuǎn)整流器,86,三級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),87,88,89,90,三級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),B747、757、767、MD-82、A320等飛機(jī)均采用三級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)。,91,二級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),92,二級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),93,兩級(jí)式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī),B707、737等飛機(jī)采用兩級(jí)式無(wú)

16、刷交流發(fā)電機(jī)。,94,3、兩級(jí)無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的組成及各部分的勵(lì)磁電流(是交流還是直流)?,1、按勵(lì)磁的方式分，無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)可以分為哪幾種？其俗稱(chēng)是什么？,2、交流發(fā)電機(jī)自勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別是什么？,5 、兩級(jí)式發(fā)電機(jī)存在的主要問(wèn)題是什么？ 可采取什么措施?,4、三級(jí)無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的組成及各部分的勵(lì)磁電流(是交流還是直流)?,95,交流發(fā)電機(jī)的相復(fù)勵(lì)電路,相復(fù)勵(lì)電路：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路的勵(lì)磁電流不僅能反映發(fā)電機(jī)端電壓和負(fù)載電流的大小，而且還能反映負(fù)載電流與電壓之間的相位關(guān)系（即功率因數(shù)）。,常用的相復(fù)勵(lì)電路有三種：電壓相加型、電流相加型和磁勢(shì)相加型。,目的：為了提高發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)能力,96,（一）電壓相加

17、型相復(fù)勵(lì)電路,它由一組電流互感器和一個(gè)電源三相降壓變壓器組成。,97,1.發(fā)電機(jī)空載狀態(tài),發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)時(shí)，電流互感器副邊沒(méi)有感應(yīng)電勢(shì)，三相橋式整流電路僅由電源變壓器供電。這時(shí)的電路與一般的自勵(lì)電路差不多，不同點(diǎn)只是電流互感器的副邊串聯(lián)在電源變壓器的副邊電路中，相當(dāng)于多了一個(gè)電抗器線(xiàn)圈，限制了整流器的輸出電壓。,98,2.發(fā)電機(jī)三相穩(wěn)定短路狀態(tài),短路時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓為零，電源變壓器沒(méi)有輸出，僅電流互感器有輸出，電流互感器的輸出經(jīng)過(guò)整流后提供勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流。在設(shè)計(jì)制造中，當(dāng)發(fā)電機(jī)的剩磁電壓足夠大時(shí)，可以使發(fā)電機(jī)的三相短路電流足夠大，經(jīng)整流后提供足夠大的勵(lì)磁電流，所以這種電路具有強(qiáng)勵(lì)磁作用。,9

18、9,3.發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行狀態(tài),電源變壓器和電流互感器共同提供勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，變壓器的副邊是反映發(fā)電機(jī)電壓，電流互感器的副邊是反映發(fā)電機(jī)負(fù)載電流，而且兩者是以向量相加后經(jīng)整流來(lái)提供勵(lì)磁電流的，通過(guò)分析并作出向量圖后，可以證明勵(lì)磁電流不僅與發(fā)電機(jī)電壓、負(fù)載電流的大小有關(guān)，而且還與負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)，即具有相復(fù)勵(lì)電路的特點(diǎn)。這種電路的勵(lì)磁電流是由變壓器和電流互感器兩個(gè)感應(yīng)電勢(shì)串聯(lián)疊加產(chǎn)生的，故稱(chēng)為電壓相加型相復(fù)勵(lì)電路。,100,（二）電流相加型相復(fù)勵(lì)電路,101,（三）磁勢(shì)相加型相復(fù)勵(lì)電路,102,發(fā)電機(jī)空載時(shí)，電流繞組不起作用，由電壓繞組和輸出繞組構(gòu)成一個(gè)普通變壓器工作。 發(fā)電機(jī)短路時(shí)，電壓繞組不起作用，由電流繞組和輸出繞組構(gòu)成一個(gè)電流互感器工作，具有強(qiáng)勵(lì)磁作用。 發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)，變壓器的三個(gè)繞組同時(shí)工作，