3-直流电源-讲义

飞机电源系统CAUC1第3章飞机直流电源飞机电源系统CAUC主要内容3.1直流发电机3.2直流发电机的电压调节3.3直流发电机的并联运行3.4直流电源的控制与保护3.5高压直流电源系统飞机电源系统CAUC3直流发电机—结构飞机电源系统CAUC航空直流发电机的种类常用的航空直流发电机有两种：航空直流发电机有刷直流发电机整流式直流发电机直流-交流发电机飞机电源系统CAUC有刷直流发电机（DCgenerator）定子—磁极+励磁绕组+电刷+机壳转子—电枢铁心+电枢绕组+换向器+轴励磁方式—串励、并励、复励飞机电源系统CAUC直流发电机的定子磁极飞机电源系统CAUC7直流发电机的转子电枢转子=铁心+电枢绕组飞机电源系统CAUC直流电机结构简图电刷电枢绕组主磁极换向器直流电机结构示意图飞机电源系统CAUC有刷直流电机的构成机座磁极励磁绕组转子有刷直流电机的结构飞机电源系统CAUC直流发电机的励磁方式他励：励磁线圈与转子电枢的电源分开并励：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并M他励UfIfIaUM并励UIfM串励UM复励U飞机电源系统CAUC11直流起动发电机S/G起动：CE接电源—串励电动机发电：AB短接，DE短接—并励发电机飞机电源系统CAUC有刷直流发电机的特点高空换向困难，电刷磨损严重；有换向火花，产生电磁干扰及火灾隐患；电刷和换向器易损坏，寿命短，维护工作量大，费用高。优点：可用作启动发电机，一机两用；飞机电源系统CAUC交流-直流发电机（DCalternator）/整流式直流发电机结构：旋转磁极式交流发电机；转子：磁极+励磁绕组定子：电枢铁心+电枢绕组→三相交流电直流电的获得：输出的交流电经二极管整流器变为直流电输出电压的波形：脉动的直流电飞机电源系统CAUC交流-直流发电机（DCalternator）的结构定子三相绕组转子磁极+励磁绕组飞机电源系统CAUC飞机电源系统CAUC转子结构转子的功用：产生旋转磁场转子由爪极、磁轭、磁场绕组、滑环、转轴组成飞机电源系统CAUC转子产生旋转磁场当励磁绕组通入直流电时，产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，当转子转动时，就形成了旋转磁场。飞机电源系统CAUC定子定子也叫电枢，其功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子三相绕组组成。飞机电源系统CAUC定子绕组的接法飞机电源系统CAUC电刷和滑环飞机电源系统CAUC硅整流二极管的安装示意图飞机电源系统CAUC发电原理飞机电源系统CAUC二极管整流过程飞机电源系统CAUC整流式发电机接线图交流发电机工作原理飞机电源系统CAUC整流原理飞机电源系统CAUC整流式直流发电机特点无机械换向装置，高空性能好；重量轻；不能用作起动发电机；过载能力差。飞机电源系统CAUC整流式直流发电机供电图27飞机电源系统CAUC直流发电机的调压器电压变化的原因：①发电机转速变化；②负载大小变化飞机调压器种类：调压器种类振动式调压器晶体管调压器炭片调压器飞机电源系统CAUC振动式调压器电磁铁—使触点断开，串入电阻，使If下降弹簧—使触点闭合，短接电阻，使If上升；特点：触点有火花，易磨损；发电机电压波动大飞机电源系统CAUC晶体管调压器用晶体管代替触点—无触点开关；组成：检测比较电路+开关放大电路调压原理：同振动式调压器，If为脉动直流续流二极管：D1，防止晶体管击穿；AVR特点：无触点，无火花及磨损；开关频率高，电压波动小飞机电源系统CAUC晶体管调压器飞机电源系统CAUC炭片调压器前两种调压器：励磁电流是脉动直流电，发电机电压略有波动炭片调压器：在励磁电路中串联可变电阻，其励磁电流连续组成：▲炭柱—接触电阻Rc受其上的力的控制；▲弹簧衔铁—压紧弹簧，使炭柱电阻Rc↓▲电磁铁—拉松炭柱，使炭柱电阻Rc↑飞机电源系统CAUC33炭片调压器飞机电源系统CAUC直流发电机的并联运行直流电源的并联分两种情况：直流电源的并联直流发电机与蓄电池的并联直流发电机之间的并联飞机电源系统CAUC直流发电机与蓄电池的并联运行35abIII正常：发电机向负载供电，并向BAT充电异常：发电机过载；BAT放电；飞机电源系统CAUC360Ib1Ib0Ia1I42Un0Un1UI1EbIbRbU0Ib34abIIIDC.GEN与BAT并联时的负载分配影响负载分配的因素：⑴调压器的外特性；馈电线参数；⑵发电机POR的调定电压；⑶蓄电池的充放电程度。飞机电源系统CAUCDC.GEN与BAT并联时的负载分配遵循规则：①采用高精度的电压调节器；②合理选择调节点的调定电压；③蓄电池应充足电再装机使用。目标：确保发电机不过载，正常时BAT不放电飞机电源系统CAUCBAT对电网电压脉动的平波/滤波作用飞机直流电网电压脉动原因及大小：±1伏左右①电枢绕组换向引起；②开关式调压器造成；并联蓄电池的作用：对电网电压的脉动有平波/滤波作用原理：蓄电池的金属极板相当于双电层电容Rb1C+-Ebbr飞机电源系统CAUC蓄电池对电网电压的镇定作用电网电压波动原因及幅度：突加载或突卸载；电压可降到20V以下蓄电池作用：并联蓄电池后，电压下降少，恢复快。原理：加载时，蓄电池可共同承担负载；蓄电池内阻越小、容量越大、充电越足，镇定作用越强。飞机电源系统CAUC突加载时电网电压的波动40飞机电源系统CAUC直流发电机的并联运行41R+1R+2RLG1G2I1I2IUnU2U1并联条件：①极性联接正确；②并联前发电机调定电压相等U△U1△U2U1I1I2IU2飞机电源系统CAUC负载均衡分配条件①空载电压相等，即U10＝U20；②正线电阻相等，即R+1＝R+2；③调压器静态特性（静差率）相同，即k1＝k2。飞机电源系统CAUC均衡条件不满足时的负载分配特点①空载电压越大，发电机的输出负载越大；②R+大、k大的发电机，输出负载小；③负载的分配情况与负载大小有关。U10＞U20，k1＜k2，R+1＜R+2;U10＞U20，k1＜k2，R+1＞R+2I1I2I0I/2I1I2△II2I1I1I2I/2I0△I飞机电源系统CAUC均衡负载的方法⑴在发电机的负极性端加负极电阻，或利用发电机的换向极绕组电阻。⑵调励磁电流Ij—调电压均衡输出电流方法：使承担负载大的发电机的励磁电流减小→Uo↓→I↓；反之，使承担负载小的发电机的励磁电流增大→Uo升高→I↑。飞机电源系统CAUC炭片调压器的均衡电路均衡电阻：负极电阻并联开关：组成均衡环路电磁铁：电压线圈+均衡线圈飞机电源系统CAUC46均衡开关负极电阻敏感电路晶体管调压器的均衡电路飞机电源系统CAUC直流电源的控制与保护47发电机与电网的通、断控制装置通常采用接触器GC或断路器GB发电机断路器(GB)(又称为发电机接触器GC或发电机控制断路器GCB)GB：GeneratorBreakerGC：GeneratorContactorGCB：GeneratorControlBreaker飞机电源系统CAUC直流电源的控制与保护主要控制对象：①励磁控制（GCR）；②发电机输出控制（GC）；GC闭合条件：①极性正确；②GC.S接通；③发电机电压＞电网电压；飞机电源系统CAUC反流保护器直流发电机与蓄电池的并联飞机电源系统CAUC直流电源的保护项目保护项目反流保护过电压保护过激磁保护过载保护短路保护飞机电源系统CAUC电磁式限流保护51作用：将发电机输出电流限制在一定范围内飞机电源系统CAUC反流保护反流：发电机从电网（电瓶）输入电流；危害：电瓶过量放电，失去应急电源的功能；发电机变为电动机，从电网吸收电能保护方法：断开GC反流割断器及结构和原理：1）电压线圈—敏感压差△U2）电流线圈—敏感反流，飞机电源系统CAUC反流保护：反流割断器531）电压线圈—敏感压差，Ug＞Ub时，使触点闭合2）电流线圈—敏感反流，Ug＜Ub时，使触点断开飞机电源系统CAUC过电压/过励磁保护过电压原因及种类：①瞬时过电压：突卸大负载—正常情况，不动作②持续过电压：励磁电路或调压器故障—故障情况，须断开GCR、GC；过激磁故障：几台发电机并联供电时，励磁电流大的发电机承担的负载电流大，称为过激磁或过载。保护：断开GC，退出并联；飞机电源系统CAUCOV/OE故障的动作时间要求区分瞬时干扰和故障情况的措施：设置延时，防止正常情况下的误动作OV/OE动作时间：采用反延时，即故障越严重，延时越短。因为OV/OE故障危害较严重，反延时可防止损坏负载或发电机。飞机电源系统CAUCOV/OE保护线路G+--+GCBA1A2R-R1R2R3WD1D2CDW1DW2DW3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13T128VUgUiU2U3Uo飞机电源系统CAUCOV/OE保护线路原理检测信号：发电机端电压U和负载电流I电路组成：敏感+反延时+鉴压及放大电路反延时原理：0871()()giUUUtdtdtCRR08711()giUtUtUtRCRC飞机电源系统CAUC反延时特性延时特点：过电压或过载越严重，电容积分将越快，达到门限电压Ut的时间就越短，即保护动作越快。此即为反延时特性U0(t)U3t0Utiguu飞机电源系统CAUC短路故障及保护短路原因及危害：短路电流为IN的几倍保护原则：及时、准确动作，同时尽量避免供电中断保护方法：①安装熔断器—有缺陷，如B点短路时；②采用差动保护（DP）。飞机电源系统CAUC短路故障及其保护60直流电源系统简化电路图飞机电源系统CAUC高压直流电源系统61电磁式无刷直流发电机