交流发电机结构形式和励磁方式.ppt课件.ppt

第三节飞机交流发电机的结构形式和励磁方式 一 交流发电机基本知识 一 交流发电机的原理 转子转速n与定子绕组中电流所产生的旋转磁场的转速n1相等 且转向相同 这样的发电机称为同步发电机 即 n n1 60f1 p 二 同步发电机的原理 三 交流发电机的励磁方式 在飞机交流电源系统中 普遍采用同步发电机 同步发电机的种类可根据其励磁方式划分 按照励磁系统结构中是否带有电刷可分为有刷励磁和无刷励磁两大类 每一类中又包含自励与他励两种方式 对飞机交流发电机励磁系统的主要要求是 工作可靠 短路时具有强行励磁的能力 以产生足够大的短路电流和发电机电动势 保证保护设备可靠动作 提高并联工作的稳定性 四 交流发电机的励磁系统要求 五 他励式有刷交流发电机励磁方式 1 直流电网励磁 优点 结构比较简单 缺点 一旦飞机上直流电源失效势必导致整个交流电源系统没电 带有电刷和滑环 容易产生火花 工作条件受到限制 调压器损耗功率较大 发热严重 需要专门通风冷却等 五 他励式有刷交流发电机励磁方式 2 直流励磁机励磁 五 他励式有刷交流发电机励磁方式 优点 不依赖直流电网 提高了励磁 发电的可靠性 同时 调压器只调节直流励磁机的励磁电流 因此调压器消耗功率小 缺点 可靠性差 使用的局限性很大 五 他励式有刷交流发电机励磁方式 六 自励式有刷交流发电机 缺点 一是发电机的外特性较软 即负载增大时发电机电压下降很多 六 自励式有刷交流发电机 二是在发电机出现三相短路故障时 发电机端电压为零 励磁电流也下降到零 失去了励磁能力 这种发电机在短路时失去励磁的现象 称为没有强励能力 六 自励式有刷交流发电机 有刷交流发电机存在电刷和滑环 可靠性低 使用条件受到了很大限制 自50年代发明的旋转整流器式无刷交流发电机对交流电源系统的供电性能有很大提升 有刷交流发电机 无刷交流发电机的基本形式有两种 一是带永磁式副励磁机的三级式交流发电机 二是自励式的两级无刷交流发电机 二 无刷交流发电机 旋转整流器 一 三级式无刷交流发电机 一 三级式无刷交流发电机 三级式无刷交流发电机的第一级是永磁式副励磁机 由它给调压器供电 调压器调节励磁机的励磁电流 励磁机电枢绕组经旋转整流器接主发电机励磁绕组 向主发电机提供励磁电流 一 三级式无刷交流发电机 三级式无刷交流发电机的优点是励磁可靠 主发电机输出短路时 具有强励磁能力 一 三级式无刷交流发电机 二 三级式无刷交流发电机应用 B747 757 767 MD 82 A320等飞机均采用三级式无刷交流发电机 三 二级式无刷交流发电机 三 二级式无刷交流发电机 两级式无刷交流发电机由交流励磁机 旋转整流器与主发电机组成 励磁机定子由直流励磁 转子电枢产生三相交流电 经过旋转整流器整流后给主发电机提供励磁电流 由主发电机定子输出三相交流电 三 二级式无刷交流发电机 因为是自励式发电机 所以必须注意解决其起励可靠和强励能力 为了保证起励可靠 波音飞机上普遍采用的是在交流励磁机两个磁极中间加装永久磁铁的方法 为了使主发电机短路时具有强励能力 常采用相复励电路作为励磁机励磁电路的电源 三 二级式无刷交流发电机 四 两级式无刷交流发电机应用 B707 737等飞机采用两级式无刷交流发电机 三 交流发电机的相复励电路 相复励电路 发电机励磁电路的励磁电流不仅能反映发电机端电压和负载电流的大小 而且还能反映负载电流与电压之间的相位关系 即功率因数 常用的相复励电路有三种 电压相加型 电流相加型和磁势相加型 目的 为了提高发电机强励能力 一 电压相加型相复励电路 它由一组电流互感器和一个电源三相降压变压器组成 一 电压相加型相复励电路 1 发电机空载状态 发电机空载状态时 电流互感器副边没有感应电势 三相桥式整流电路仅由电源变压器供电 这时的电路与一般的自励电路差不多 不同点只是电流互感器的副边串联在电源变压器的副边电路中 相当于多了一个电抗器线圈 限制了整流器的输出电压 一 电压相加型相复励电路 2 发电机三相稳定短路状态 短路时 发电机端电压为零 电源变压器没有输出 仅电流互感器有输出 电流互感器的输出经过整流后提供励磁机的励磁电流 在设计制造中 当发电机的剩磁电压足够大时 可以使发电机的三相短路电流足够大 经整流后提供足够大的励磁电流 所以这种电路具有强励磁作用 一 电压相加型相复励电路 3 发电机负载运行状态 电源变压器和电流互感器共同提供励磁机的励磁电流 通过分析并作出向量图后 可以证明励磁电流不仅与发电机电压 负载电流的大小有关 而且还与负载的功率因数有关 即具有相复励电路的特点 这种电路的励磁电流是由变压器和电流互感器两个感应电势串联叠加产生的 故称为电压相加型相复励电路 一 电压相加型相复励电路 二 电流相加型相复励电路 电压从发电机电枢绕组中间抽头引出 经过电抗器 B 后与电流互感器 LH 副边的三个接头相连 然后再到整流桥 两者是并联的关系 发电机的励磁电流是由发电机电压产生的励磁电流与电流互感器产生的励磁电流之和 故称为电流相加型 电流相加型电路还可以有其他形式 同电压相加型电路一样 这种电路也具有相复励的作用 二 电流相加型相复励电路 三 磁势相加型相复励电路 发电机空载时 电流绕组不起作用 由电压绕组和输出绕组构成一个普通变压器工作 发电机短路时 电压绕组不起作用 由电流绕组和输出绕组构成一个电流互感器工作 具有强励磁作用 三 磁势相加型相复励电路 发电机负载时 变压器的三个绕组同时工作 电压和电流绕组共同作用使变压器铁芯的磁通增加 输出随之增加 三 磁势相加型相复励电路 和前两种电路一样具有相复励的特性 这种磁势相加型相复励电路在50年代一些飞机有刷交流发电机上使用过 用它代替直流励磁机 由于它没有旋转部分 故称静止励磁器 三 磁势相加型相复励电路 各种复励电路根据参数选择其复励强弱可能有三种情况 正常复励 过复励和欠复励 正常复励发电机空载电压和额定负载时的电压均等于额定电压 过复励时发电机额定负载时的电压高于额定电压 欠复励时发电机额定负载时电压稍低于额定电压 三 磁势相加型相复励电路 旋转整流器是无刷交流发电机的重要组成部分 不论两级式还是三级式无刷交流发电机 主发电机的励磁电流都是由交流励磁机经旋转整流器提供的 旋转整流器的三相整流电路有 三相半波整流器 三相全波整流器和六相半波整流器三种 四 旋转整流器 旋转整流器工作在理想整流状态的条件是 假定整流元件是理想的二极管 即其正向电阻为零 反向电阻为无穷大 交流励磁机的电枢绕组电阻和感抗忽略不