介绍民用飞机和电气系统中直流供电系统

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)铅蓄电池的放电铅蓄电池的充电→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-IR4.终了电压(finalvoltage)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1234567891011t(h)2.01.51.00.50BUECADF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01234567891011121314t(h)2.62.42.2a2.01.8bcdeUE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02468102.01.81.61.41.23A(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2.01.81.60246810-50℃-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1002003004003020100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。SpecificGravityFreezingPt.1.00032°F1.05026°F1.10018°F1.1505°F1.200-16°F1.250-58°F1.280-92°F1.300-96°F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2.1～2.22.01.7酸性10～5080～901个月，容量降30%镍镉电池1.351.21.1碱性15～4075～856个月，容量降25%～40%锌银电池1.6～1.81.41.3碱性60～160956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-IR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)UN08060402002004006008001000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)it2it1itavtonTieWeReDTu~tonTtttoffUeIe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+2GWeq1R-1I1R+15RUIU1Wreg1Wreg2Weq2ABR-U2R+2I2G233+-+-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）•TransformerRectifierUnit•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ABCLRLABCLRL三相桥式整流电路及电压波形ABCLRL按Y/YY联接的六相全波整流电路及电压波形ABCLRL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。高压交流电高压直流电高频交流电低压直流电0200400600UDC(V)IDC(A)283kHz逆变器变压器整流滤波电流调节直流分量限制温度敏感器基极驱动PWM机内电源AC欠压DC欠压DC过压DC过流保护270VDCACG复位28.2VDC电子式变压整流器及其特性0200400600UDC(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GG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GG用电设备用电设备分散式配电(独立式)混合式配电GG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