第四章飞机交流电源系统

第一章概述1 分析直流电源系统的优、缺点及其原因？优点：发电效率高、发电和系统重量轻、航空电子设备的电源装置重量轻、可靠性高、易实现不断供电及寿命周期费用低等。

缺点：1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也增大。

2）飞行高度和速度的不断提高，使低压直流电源系统的工作条件恶化。

3）功率变换设备复杂、效率低。

2 飞机交流电源系统的优、缺点有哪些？优点：（1可以提高额定电压，使供电系统重量轻。

（2能够适应高空、高速的飞行条件。

（3交流电能容易变化。

缺点：（1恒速恒频交流电源系统中的恒速恒频传动装置（CSD）结构复杂、造价高、故障多、维护困难，是交流电源系统中故障率较高的一个部件。

（2交流电源系统中的控制与保护设备复杂，特别是并联运行时的控制保护更为复杂。

（3恒速恒频交流电源系统由于有恒速传动装置，无法用来启动发动机，必须另设启动设备。

3 提高飞机交流电源的电压有什么优点？由此带来的问题有哪些？可以减少输电线路上的电流，从而减轻电网重量；电压太高，绝缘材料的重量也会增加，并增加了熄弧的困难，影响人员安全。

4 航空交流电源的频率为什么定为400Hz？对发电机、电动机等旋转电机，提高频率一方面可以减少铁心体积，另一方面也使旋转电机的转速升高，但转速的升高受机械强度的限制，因此，只能增加电机的磁极对数来限制转速，这又会使电机结构变复杂；同时，频率升高还会使铁心的损耗加大，所以对旋转电机有一个最佳频率值。

5 飞机交流电网采用什么结构？有何特点？1）以机体为中心的三相四线制，2)中点不接地的三相三线制，第二章直流电源系统1.说明蓄电池的组成及参数;组成：极板、电解液、隔板、电池容器及附件组成参数：电动势、内电阻、放电电压、容量。

简述蓄电池容量的定义及其影响因素;蓄电池从充足电状态放电到终了电压时输出的总电量叫容量。

Q=I*T因素：活性物质的数量，极板与电解液的的接触面积，放电条件，维护使用。

2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的极板材料和放电化学反应方程式;铅酸蓄电池：正极板：二氧化铅—PbO2 ，负极板：铅—Pb 电解液：硫酸+水—H2SO4Pb＋2H2SO4＋PbO2放电→PbSO4＋2H2O＋PbSO4镍镉蓄电池：正极板：氢氧化镍Ni(OH)3 负极板：金属镉Cd 电解液：氢氧化钾KOH水溶液Cd + 2Ni(OH)3→Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23.简述铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的常见故障及使用注意事项;铅酸蓄电池：（1）自放电现象(2)极板硬化（3）活性物质脱落注意事项：1尽量避免大电流充放电、过充电，放电及剧烈震动；电池经全放电后，应立即进行充电；平时电池应处于充满电的状态，2使用中不能使极板暴露出电解液面，3使用中若不能经常全充全放，应隔一个月左右进行一次全充全放电，4在寒冷地区使用铅酸电池，勿使用完全放电，以免电解液因浓度过低而凝固，5保持清洁干燥，6新电池或经处理后干保存的电池，应存放在5-35摄氏度的通风干燥的室内。

飞机电源系统现代飞机战术技术水平在迅速地发展和提高，为了完成复杂的飞行任务并保证飞行安全，需要装配大量先进机载设备。

在飞机上，航空发动机是机械能源，称为一次能源，向机载设备提供的能源称为二次能源。

二次能源主要有液压能、气压能和电能。

由于电能易于输送、分配、变换和控制，绝大部分机载设备采用电能工作。

随着电气技术水平的提高，国外正在研制“全电飞机”，它将用电能全部取代飞机液压能和气压能。

飞机上用来产生电能的设备组合（电源及其调节、控制和保护设备）称为飞机电源系统，电源系统中有主电源、辅助电源、应急电源和二次电源，飞机上用来传输、分配、转换和控制电能的导线和设备按一定方式组合起来，称为飞机配电系统或飞机电网。

飞机电网主要由传输电能的导线和电缆、防止导线和设备受短路或超载危害的保护装置、配电装置、电源、用电设备的控制和转换装置及电源检查仪表等组成。

电源系统与配电系统总称为飞机供电系统。

依靠电能工作的设备称为用电设备，供电系统与用电设备总称为飞机电力系统。

飞机主电源由发电机及其传动、调节、控制、保护装置等组成，向正常飞行的飞机用电设备供电。

主电源不工作时由辅助电源或地面电源供电。

常用的辅助电源是航空蓄电池或辅助动力装置驱动的发电机。

在飞行中主电源一旦发生故障不能正常供电时，由应急电源供电。

常用的应急电源有航空蓄电池和风动涡轮发电机。

二次能源（以下简称次电源）是将主电源一种型式的电能转变为不同电压、不同电流和不同质量电能的设备，以满足不同用电设备对不同形式电能的要求。

电源和混合电源。

混合电源就是同时采用两种主电源。

各种电源与其调节、控制、保护装置及电网一起组成供电系统。

这些供电系统在飞机发展的不同时期都发挥了它们的作用。

同时在使用中也看出了它们的优缺点。

因此，随着飞机的发展各国都在改进和研制较理想的供电系统。

一、低压直流供电系统（一）低压直流供电系统的优点在飞机发明后的半个世纪里，低压直流供电系统一直充当飞机主电源是因为它有突出的优点：1. 容易实现多台发电机与蓄电池的并联供电，保证不中断供电，供电安全可靠。

《飞机电源系统》课程标准一、课程描述本课程是航空机电设备维修专业的职业能力课，是讲授飞机电气设备的基础理论知识。

通过本课程的学习，能对飞机电气设备有全面系统的了解，获得维修技术员的基本训练，初步具备分析判断故障、解决本专业实际维修问题的能力，为今后学习各种飞机电气设备打下坚实的基础。

二、课程目标总体目标：本课程的目标是使学生掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性，了解典型飞机电气控制系统的组成和原理，学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法。

(一) 基本素质教育目标1．具有航空质量观2．树立良好的安全与文明生产和环境保护意识3．具有热爱航空科学，具有创新意识和创新精神。

4．具有良好的职业道德。

(二)知识教学目标1．掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性2．了解典型飞机电气控制系统的组成和原理3．学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法(三)职业能力培养目标1．具有良好的学习方法和良好的学习习惯。

2．具有较好的逻辑思维能力。

3．具有良好的动手能力、分析和解决问题的能力以及实验能力。

4．具有独立工作，自律的能力三、与前后课程的联系1．与前续课程的联系(1) 《高等数学》，具备一定的推导和分析公式的基础知识；(2) 《实用英语》，能阅读一般英文资料，可以方便完成对机床的操作；（3）《电工与电子技术》，具有一定电工电子电路基础，对各类电路都能做到识读与分析。

2．与后续课程的联系(1)《飞机电子系统》，提供模拟数字电路设计、调试及应用的能力(2)顶岗实习四、学习内容与学时分配（一）学习内容第一章开关电器及其基本理论【教学内容要点】电接触和气体导电的基本理论；航空继电器；航空接触器；飞机上使用的机械式开关；电路保护电气。

【教学要求】了解电接触和气体导电的基本理论；了解航空继电器、接触器的基本工作原理和特性；了解飞机上使用的机械式开关；掌握电路保护电气。

航空器开关电源1.1 概述一、飞机电源系统的组成1、主电源—指由发动机传动的发电系统供电对象：机上全部电气负载2、辅助电源和地面电源工作场合：辅助电源—地面或空中（备用电源），地面电源—地面辅助电源的种类：航空蓄电池和辅助动力装置传动的发电机（即APU．G）。

3、应急电源—飞行中主电源全部失效，给关键设备供电应急电源种类：应急直流电源—航空蓄电池，应急交流电源—冲压空气涡轮发电机、静变流器4、二次电源—主电源经过变换形式后得到的电源种类：AC→DC：变压整流器（TRU）DC→AC：旋转变流机、静止变流器二、飞机（主）电源系统的主要类型1、低压直流电源系统主电源：发动机直接传动的直流发电机，调定电压为28V。

低压直流电源系统的特点：①电压低，电流大，因此发电机及馈线重量大；②高空性能差（速度、高度—散热、磨损）；③功率变换设备（DC—AC）复杂，效率低；④可以兼作起动发电机，减轻机载设备的重量。

2、变速变频交流电源（VSVF）结构示意图：发动机—变速器—发电机特点：由同步发电机的公式f = pn/60 可知，此时交流电的频率是变化的适用场合：涡浆飞机3、恒速恒频交流电源（CSCF）结构示意图：发动机—恒装—发电机特点：有恒装，成本高；恒频。

适用场合：喷气式飞机4、变速恒频交流电源（VSCF）结构示意图：发动机—发电机—变频器特点：无恒装，维护方便；过载能力差。

适用场合：各式飞机三、飞机电网的连接方式1、低压直流电源系统单线制。

直流发电机的负线接到机体上特点：减轻电网重量。

2、交流电源系统—有两种连接方式：①以机体为中线的三相四线制（图1-2）优点：有两个电压可供选择；发生故障时，对机上人员较安全。

②无中线的三相三线制（图1-3）特点：只有一个电压；故障时对机上人员更危险四、供电方式：1、低压直流电源系统—都是并联供电：发电机-发电机或发电机-蓄电池并联图1-2 以机体为中线的三相四线制图1-3 无中线的三相三线制四、飞机电源系统的参数1、直流电源—电压：28．5V2、交流电源：①电压：115/200V或120/208V考虑因素：a、功率及发电和配电系统的重量：U↑→重量↓b、馈线允许压降及强度：U↑→I↓→导线细→线路压降↑；同时导线强度↓c、人员安全性：U↑→安全性↓②频率：400Hz依据：a、电磁设备的重量：对变压器/互感器：f↑→重量↓对旋转电机：在400Hz左右重量最小。

交流电 － 介绍目的交流电产生并控制三相115／200伏，交流，400赫兹的电源，用于电源系统。

24—20—00—000 R e v 0 11/16/199624—20—00—000 R e v 0 11/16/1996交流电 － 介绍交流电负载分配外部电源直流电电源交流发电 发电机传动交流电 － 分配和自动控制 － 概况介绍本页空白24—20—00—001 R e v 8 07/09/1999交流电 － 分配和自动控制 － 概况介绍概述交流电系统是三相，四线制系统，正常使用电压115／200伏，400赫兹。

交流系统有下列四个电源：－ 整体传动发电机1（IDG 1） － 整体传动发电机2（IDG 2） － 外部电源正确使用驾驶舱中的电门操纵电源。

没有自动电源选择。

最后选择优先。

电源分配电源系统的交流部分有独立的左和右系统（非－并联）。

这就意味着两个电源不会同时给同一交流转换汇流条供电。

如果只有一个电源可以供电，交流系统的左右部分连在一起。

汇流条电源控制组件（BPCU ）在下列任何情况下，将左右系统连接在一起：－ 失去到左或右转换汇流条的电源 － 外部电源是唯一电源 － APU 电源是唯一电源 每个交流转换汇流条得到并给其他汇流条分配电源。

通常每个交流转换汇流条都是有电的，除非所有电源都不工作，或者将其断开。

地面勤务汇流条有下列两种途径得到电源：－ 使用驾驶舱中的电门关闭EPC 和BTB ，并通过转换汇流条供电－ 使用前服务面板上的电门给地面勤务汇流条供电主电瓶充电器从地面勤务汇流条2得到电源，辅助电瓶充电器从地面勤务汇流条1得到电源。

主汇流条从转换汇流条得到电源，BPCU 控制到主汇流条的电源。

如果电源超过限制，BPCU 打开主汇流条继电器。

正常时，交流转换汇流条1给交流备用汇流条供电。

备用时，交流备用汇流条也可从静变流机得到电源，静变流机从直流系统得到电源（电瓶或电瓶充电器）。

转换汇流条给厨房供电，如果厨房电源超过限制，BPCU 打开厨房断电器。