2.2-飞机直流电源系统

1第二章飞机直流供电系统§2-1航空蓄电池2蓄电池3蓄电池4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5酸性航空蓄电池铅酸蓄电池电解质：硫酸电解液：稀硫酸（硫酸溶液）6碱性航空蓄电池镉镍蓄电池锌银蓄电池电解质：KOH或NaOH7铅酸蓄电池铅(Pb)二氧化铅(PbO2)8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9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101．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-IR(二)铅蓄电池的主要电气特性11铅蓄电池放电曲线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12铅蓄电池充电曲线01234567891011121314t(h)2.62.42.2a2.01.8bcdeUE13蓄电池的额定容量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14不同放电电流的放电特性02468102.01.81.61.41.23A(10h)放电时间(h)15温度对放电电流的影响2.01.81.60246810-50℃-25℃0℃+25℃放电时间(h)16容量与放电电流间的关系曲线1002003004003020100放电电流(A)17铅蓄电池注使用意事项地面通电不允许使用飞机蓄电池；每次飞行前，应对飞机蓄电池进行电压检查，用双倍额定电流放电时，蓄电池的电压不应低于其额定值；（1、确信飞机上有蓄电池；2、容量在75%以上）禁止用蓄电池进行长时间大电流放电或过量放电。18镉镍蓄电池19镉镍蓄电池镉粉(Cd)氢氧化镍Ni(OH)320镉镍蓄电池→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更正：第12页第1行：“KHO”改为“KOH”。21过热损坏的镍镉蓄电池22几种蓄电池性能比较电池种类电动势(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%23§2-2飞机直流发电机24飞机直流发电机的功用将机械能转换为直流电能。是中、小型飞机的主电源。25一、直流发电机的主要组成(DCgenerator)定子转子电刷装置26直流发电机27直流发电机引线组件电容器夹子接线柱火花抑制盒接线盖密封滚珠轴承带窗孔的带与驱动端相对的端架夹板端盖挡盖转轴和板组件转轴花键轴承支承架磁轭和激磁线圈电枢电刷滚珠轴承28直流发电机标称电压为30V（对应的电网电压一般为28V）额定容量为3、6、9、12和18kW6kW及其以上者有直流发电机和直流起动发电机两种29二、直流发电机工作原理线圈切割磁力线产生交变电动势利用整流子把交变电动势变为脉动电动势增加线圈匝数和整流片片数，可得较大、较平稳的直流电动势E=KEΦn30直流发电机的基本工作原理bcadenBANSΦΦ+_换向器磁极eOωt31直流发电机的电动势E=KEΦn发电机电动势发电机转速每磁极下磁通结构常数32并励式直流发电机自激发电条件发电机的磁极要有剩磁励磁电流产生的磁场方向与剩磁场的方向相同励磁电路的电阻不能过大最低转速不得低于某临界值33磁通↑→电动势↑→端电压↑→励磁电流↑→励磁↑并励式直流发电机自激发电条件34三、整流式直流发电机直流发电机由于具有电刷和换向器，限制了它的高空性能和可靠性，整流式直流发电机可以有效地克服这些缺点。35整流式直流发电机分类变频交流发电机整流（有刷）无刷直流发电机36变频交流发电机整流（有刷）NNNNNNSSSSSS滑环交流发电机转子和励磁绕组电压调节器励磁继电器控制开关蓄电池或外接电源至用电设备37无刷直流发电机的种类电磁式无刷直流发电机永磁式无刷直流发电机38电磁式无刷直流发电机NS主发电机副励磁机励磁机旋转整流器输出整流滤波电路+-39永磁式无刷直流发电机整流电路双Y电枢绕组输出整流滤波电路发电机永磁转子+40空载特性和调节特性曲线2040608010024681012149000rpm6000rpm4000rpm4812162000100200300400500励磁电流If(A)电压E(V)励磁电流If(A)电流I(A)9000rpm6000rpm4000rpm空载特性曲线41空载特性和调节特性曲线2040608010024681012149000rpm6000rpm4000rpm4812162000100200300400500励磁电流If(A)电压E(V)励磁电流If(A)电流I(A)9000rpm6000rpm4000rpm空载特性曲线调节特性曲线42外特性曲线电流I(A)UN08060402002004006008001000电流I(A)不带调压器带调压器4312kW起动发电机性能参数序号项目参数1额定电压V302额定电流A4003额定功率kW124转速范围rpm7200～120005过载能力133%2min200%5sec6过速能力rpm140005min发电机工作状态7效率≮70%8起动电压V309起动次数3起动3次后间歇30min10最小起动力矩kg·m2.8411最小力矩kg·m206212悬挂力矩kg·m2.0213重量kg14.4电动机工作状态14工作环境温度℃-55～+12144§2-3直流发电机的电压调节45引言U=KEΦn-IR发电机端电压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？46电压调节器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47电压调节器48外特性曲线电流I(A)UN08060402002004006008001000电流I(A)不带调压器带调压器49炭片式调压器50炭片式调压器的主要组成炭堆(炭柱)电磁铁固定在电磁铁上的六角弹簧(或板式控制弹簧)51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52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53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。54晶体管电压调节器55晶体管电压调节器56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57功率管与发电机励磁绕组的连接图G(a)(b)it2it1itavtonTieWeReDTu~tonTtttoffUeIe58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。59晶体管调压器的优点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60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思考：发电机转速降低或负载增大，调压过程是怎样的？61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调发电机转速降低或负载增大电磁铁线圈磁场减弱电磁铁吸力减小碳柱上的压力增大碳柱的电阻值减小发电机励磁电流增大发电机励磁磁场增强发电机输出电压升高恢复到额定值发电机输出电压降低62§2-4直流电源的控制与保护63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64反流保护反流：流入发电机的电流65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66反流切断继电器工作原理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67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。68对过电压保护装置的要求应具有反延时特性69§2-5直流电源的并联供电70并联供电优点可实现不中断供电，可靠性高系统容量大，供电质量高71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72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。73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+274炭片调压器的均衡电路GWeq1R-1I1R+15RUIU1Wreg1Wreg2Weq2ABR-U2R+2I2G233+-+-U75本章内容结束