第三章 飞机直流电源系统新.doc

第三章 飞机直流电源系统 3.1 概 述 主电源以直流电形式的飞机电源系统称之谓飞机直流电源系统。 直流主电源有二种类型，一是28V的低压直流电源；二是270V的高压直流电源。 飞机直流电源系统组成：由主电源、辅助电源、应急电源和二次电源等设备装置构成。 28V低压直流电源特点：具有结构简单、技术与使用维护方法成熟、有起动／发电双重功能等特点，因此在现代中小型飞机上仍得到广泛应用。 低压直流电源系统的调压点额定电压为28.5V，电源汇流条额定电压为27.5V，蓄电池额定电压在24V左右，与所用电池类型有关。 270V的高压直流电源是20世纪70年代发展起来的一种新型电源。 高压直流电源： 调压点额定电压为270V。此电压值和115/200V三相交流电经三相桥式全波整流后的电压值相同，可见高压直流电源对115/200V三相交流电源有一定的继承性，从而使这两种电源有互为相容的特点。 3.2 飞机直流发电机 3.2.1 飞机直流发电机的特点 飞机低压直流发电机的标称电压为30V。 额定电流有100，200、300、400和600A多种，相应的额定容量为3、6，9、12和18kW。6kW及其以上者，有直流发电机与直流起动发电机两种类型，国产型号为ZF和QF。 飞机直流发电机传动与安装结构： 通过凸缘定位与航空发动机附件机匣连接，这种结构便于装拆，减小需用空间。 非传动端端盖由铝合金铸成，以减轻重量，减小悬臂力矩，它的轴承室压有钢衬套，以免端盖和转轴因材料不同，热膨胀系数不同，使轴承受挤压而降低寿命。 飞机直流发电机的复合轴： 电枢铁芯和换向器压装在空心轴上，它承受重力、单向磁拉力，并传递转矩。空心轴内的软轴由强度高、弹性好的弹簧钢制成，用于传递扭矩和吸收扭转振动能量，可以减小发电机扭转振动引起的疲劳和破坏。 航空发电机的特点： 提高发电机最低工作转速是减轻电机重量的有效方法，现役早期型号飞机上的直流发电机最低工作转速在3800r/min至5500r/min之间。目前有10000r/min以上的启动发电机。 提高电磁负荷是减轻电机重量的另一有效途径。 飞机直流发电机的气隙磁感应强度一般为0.7T（特斯拉）； 线负荷在300A/cm以上； 电枢绕组电流密度达20A/mm2； 电刷电流密度约30A/cm2。 电枢的铁芯由损耗小、导磁好的硅钢片叠成，并经真空退火或氢气退火处理，以提高磁性能。采用单面漆或氧化膜等绝缘工艺，减小铁芯的涡流损耗。 采用绝缘性能好、强度高和导热性好的薄质绝缘材料，提高绝缘等级。 改善换向的措施主要有： ①采用反作用刷架使电刷所受摩擦力与弹簧切向力达到平衡，以便让电刷在刷盒内自由转动，改善电刷和换向器间的接触。 ②增加电刷压力也是使电刷与换向器间有良好接触的方法，一般压力取为500～600g/cm2或750～900g/cm2。 ③采用复合电刷，增加换向回路电阻。 ④电刷内加入铅或二氧化锰等物质，减少高空因氧气和水蒸气少而引起的电刷急剧磨损。 大多数飞机直流发电机有附加极，有的甚至有补偿绕组，有的用半数附加极以减轻重量。 飞机直流发电机大都采用迎面气流冷却，但也带有风扇，以便在地面时冷却用。 表3.2.1列出了几种国产飞机直流发电机的重量功率比。随电机容量的增大，重量功率比减小。 表3.2.1　飞机直流发电机的重量功率比 型 号 ZF-9 ZF-12 ZF-18 QF-6 QF-12 额定功率（kW） 9 12 18 6 12 重 量（kg） 24 28.6 41.5 23 31 单位功率重量（kg/Kw） 2.67 2.34 2.23 3.38 2.58 3.2.2 飞机直流发电机的工作特性 由于航空发动机传动的飞机直流发电机在较宽的转速范围内工作，发电机的工作特性包含空载特性，外特性、调节特性和有电压调节器时的外特性。一般在最低、中等和最高三个典型转速下来描述。 18kW并励飞机直流发电机的空载特性。 空载特性分析： 低转速时，电机输出电压达到额定值，其主磁路较饱和，高转速时则不饱和。 调节特性分析：（输出电压恒定）轻载时可能具有下凹特性。 某些有半数附加极的飞机发电机在低转速时满足直线换向条件，转速升高后，主磁路不饱和，在同样附加极的磁势作用下，极下磁通增大，导致超越换向，而超越换向元件的电枢反应有增磁作用，使调节特性在轻载时下凹，会使电压调节器工作不稳定，故设计时应调节好附加极的作用，限制下凹量。 发电机外特性分析：（励磁电流恒定） 由电压调节器发电机的外特性可以确定其输出的最大电流--临界电流。 带电压调节器的发电机可能输出的最大电流称极限电流，由带调压器的电机外特性求得。这两个电流决定了电机的过载能力。电机转速高，过载能力强。过载能力还受电刷位置和换向情况的影响。电刷不在几何