《民航飞机电气系统（第2版）》课件 第5章 飞机直流供电系统

第5章飞机直流供电系统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？

飞机上的用电设备都要求电源有一个基本恒定的电压。

如果不做适当调节，无论是交流发电机还是直流发电机，当它们的转速或负载变化时也会引起电压相应的变化。

在一定条件下自动保持发电机端电压基本恒定的装置叫做电压调节器，简称调压器(VoltageRegulator)。一、炭片式调压器

用于中大功率飞机发电机，励磁电流可达10～15A。但炭柱损耗大，炭片易磨损，抗冲击与振动的能力差，调压精度低，动态响应慢。散热片碳片炭堆(炭柱)电磁铁固定在电磁铁上的六角弹簧(或板式控制弹簧)直流发电机+_+_炭柱并励绕组板式控制弹簧衔铁铁心线圈R调

发电机未转动时，电磁力为零，衔铁在弹簧力的作用下，将炭柱压得最紧，炭柱上承受的压力最大，因而炭柱电阻最小。炭柱压力炭柱电阻励磁电流IfR炭直流发电机+_+_炭柱并励绕组板式控制弹簧线圈R调NS衔铁铁心

发电机额定电压输出时，作用在衔铁上的炭柱压力、弹簧力和电磁力三个力互相平衡，调压器处于相对静止状态。炭片磨损或弹簧产生永久变形等情况，人工调整调压器调出的电压数值。输出额定电压励磁电流If线圈电流IR炭UN直流发电机+_+_炭柱并励绕组板式控制弹簧线圈R调NS衔铁铁心n↑或IL↓励磁电流If线圈电流IR炭U↑I↑电磁铁吸力↑UNUUN直流发电机+_+_炭柱并励绕组板式控制弹簧线圈R调NS衔铁铁心励磁电流If线圈电流IR炭U↑I↑电磁铁吸力↑衔铁下移炭柱压力↓R炭↑If↓Φ↓E↓U↓UNUn↑或IL↓调节设定值输出电压注意事项：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。二、晶体管电压调节器续流二极管，功率管截止时，给励磁绕组产生自感电动势，使得磁力电流平滑。功率管作为开关器件，输入一定频率的矩形脉冲波。二、晶体管电压调节器励磁电流的平均值和功率管的导通成正比，改变功率管的导通比，即可以改变励磁电流，以调节发电机电压。直流电源的并联供电并联供电的优点：可实现不中断供电，可靠性高；

个别发电机有故障并从电网上切除后，电网上的负载仍可不中断地获得电能供应，提高了供电的可靠性。系统容量大，供电质量高。

电网总容量增大，可满足大起动电流和尖峰负载的要求，在负载突变时，可减小电网电压的波动，改善供电质量。直流电源并联供电条件：电源极性和电网相同电源电压和电网电压相同两台直流发电机并联Un并联汇流条电压两台发电机并联，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。负载均衡的概念

两台发电机输出电流相差过大，一台发电机输出电流超过了它的额定值，严重时甚至可能被烧坏；而另一台发电机输出电流太小，又未能充分发挥它的供电能力。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+2。负载均衡分配的条件：均衡电阻(低温度系数)：R-1＝R-2均衡线圈(匝数相同，阻值相等)I1I2VAVB

负载不均衡，若

I1>I2，则

VA＜VB，于是有电流自

B点经过

Weq2

和

Weq1

流向

A

点，产生相应的磁势。SNNSSNSNVA＜VBR炭↑R炭↓励磁电流↓励磁电流↑I1I2VAVB

负载不均衡，若

I1

<

I2，则

VA>VB，炭调均衡电路使得调节点电压

U1

↑的同时U2

↓，使负载趋于均衡。SNNSNSNSVA>VB励磁电流↑励磁电流↓R炭↓R炭↑晶体管调压器的均衡电路

发电机投入已有蓄电池的飞机直流电网时需要满足两个条件：

（1）发电机极性必须与电网极性相同；

（2）发电机电压应稍高于电网电压。发电机与蓄电池的并联运行

若电机电压低于电网电压时进行投入，则一投入就有反流，使电机断开，断开后又投入，又因反流断开，导致主干线接触器处于振荡状态，可能损坏发电机和蓄电池。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

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保护：1、反流保护反流：流入发电机的电流。1、白白地消耗蓄电池或发电机的电能；2、过大的反流还会烧坏蓄电池或发电机。反流的危害：反流切断继电器工作原理发电机输出电压低于蓄电池电压而产生反流。反流在切断继电器的串联线圈中产生于并联线圈中相反的磁场，抵消部分磁场，电磁力不足以克服弹簧力，切断继电器触点断开，避免发电机损坏。晶体管式反流保护装置低压直流电源为主电源的飞机上常采用发电机输出端串联二极管的方式限制反向电流。2、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。如：发电机励磁电路或者调压器故障危害：用电设备损坏,蓄电池损坏,发电机过载,发热烧坏等。

瞬时过压

持续时间极短，危害较小。

如：调压出现发的过电压，卸载出现的过电压。过电压保护装置：应具有反延时特性。

在过压继电器动作后，自锁机构使它的触点保持在断开状态，必须在查明原因、排除故障后，方可按压恢复按钮使其恢复正常状态。发电机过压时，发电机的励磁电流增大，热敏电阻随电流的增大阻值减小，热敏线圈电流进一步增大，线圈电磁场能使闩锁机构脱开，主接触器线圈无电流通过，触点断开，发电机从电源系统中断开。机械闩锁机构只有在故障排除后，才能人工复位。旋转变流机及静止变流器旋转变流机（RotaryInverter）将直流电变换为交流电的电动机-发电机组;在低压直流电源系统中作二次电源，给交流用电设备供电;有单相变流机和三相变流机两大类;旋转变流机体积大、质量大，噪音大，重量功率比大，效率低，可靠性较差，正在逐步被静止变流器所取代。旋转变流机（RotaryInverter）单相变流机三相变流机直流电动机整流子电刷交流发电机环形电刷直流电动机交流发电机静止变流器（StaticInverter，INV）将飞机上的直流电转变为400Hz或其它频率的单相或三相交流电。静止变流器原理框图

静止变流器实物图

直流变换器

将低压直流电转变为高压直流电并实现电气隔离.

直交逆变器

将高压直流电转变为400Hz正弦交流电，经滤波后输出.

静止变流器（StaticInverter，INV）组成输入滤波器：减少变换器工作时对电网的影响；输出滤波器：滤除交流分量，平滑输出电压；变换器：通过电力电子器件的开关作用，将直流变换成矩形波；控制电路：在电源电压变化和负载变化时保持输出电压不变。静止变流器（StaticInverter，INV）直流变换器组成及各部分的功能逆变器是静止变流器的核心部件功用：将直流电转变为一定频率的交流电

分类：单相逆变器和三相逆变器静止变流器（StaticInverter，INV）逆变器矩形波逆变器正弦脉宽调制逆变器阶梯波合成逆变器逆变器-飞机单相逆变器静止变流器（StaticInverter，INV）逆变器-飞机单相逆变器矩形波逆变器静止变流器（StaticInverter，INV）逆变器-飞机单相逆变器正弦脉宽调制（SPWM）静止变流器（