P82B715TD,112对机体的最大电压为线电压,故对机上人员不够安全。

图1-8 中点不接地的三相三线制

恒频交流电源系统的主要参数,交流电源系统的主要参数是电压、频率和相数。目前飞机上广泛采用的是115/200V、400Hz的三相交流电源系统。这些参数的选择与交流电源系统及用电设备的重量、体积及性能等有关。

电压,额定电压值的选择与很多因素有关,要考虑发电设备及配电系统的重量,馈线的长度,电网允许的电压降,人员安全性,绝缘强度与熄弧时间等因素,其中电源功率的大小和电网的重量是确定电网电压的主要因素。

从功率表达式可知,在相同的传输功率下,提高电网电压,即可减少输电线路上的电流,从而减轻电网重量。但导线截面积受机械强度的限制,所以,电压也不能太高。

电网的重量与电压值及馈线长度也有关。研究表明,对于容量较小、传输距离较短(25m以下)的飞机,提高电压对重量的影响很小,只有对容量大、传输距离长的飞机,提高电压才会使重量大大减轻。

另一方面,电压太高,绝缘材料的重量也会增加,并增加了熄弧的困难,同时还会影响机上人员的安全。

综合各种因素并考虑到继承性,在目前飞机交流电源系统的容量和传输距离的条件下,采用115/200V的额定电压是合适的频率.

频率的高低与电磁设各的重量、尺寸及性能等因素有关,还需要考虑目前材料和部件的生产水平,如磁性材料和轴承的生产水平等。

对于变压器、互感器等静止电磁设备来说,提高交流电的频率可以减小铁芯体积,从而减轻重量。同理,对航空电子设各,提高频率也可以减小其中的变压器、滤波器、电容器等元件的体积和重量。

对发电机、电动机等旋转电机,提高频率一方面可以减小铁芯体积,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,只能提高电机的磁极对数来限制转速,这又会使电机的结构变复杂;同时,频率升高还会使铁芯的损耗加大,所以对旋转电机有一个最佳频率值。图1-9所示为频率、厂与部件重量功率比Gx的关系。由图可见,频蒸气含量急剧减少,使直流发电机的电刷磨损加剧,换向条件恶化。同时,在高速飞行条件下,直流发电机的冷却问题也难以解决,因为直流发电机常采用迎面气流风冷,而当飞机高速飞行时,迎面气流温度高达100~200℃,采用风冷会显著降低发电机的输出功率。直流发电机由于电刷与换向器的存在,不能采用油冷,所以其冷却问题较难解决。

功率变换设各复杂、效率低,在以直流电为主电源的飞机上,需要把相当一部分低压直流电变换为不同电压等级的直流电及交流电,这就需要通过频率变换装置或变流机组进行变换,而这些装置的效率低,体积重量大。尤其是现代大型飞机上使用交流电的设备越来越多,若仍采用低压直流电源作为主电源,变换设各也将增多,会使电源设各重量大大增加。

飞机交流电源系统的主要优缺点

可以提高额定电压,使供电系统重量减轻,交流电源系统大多采用无刷交流发电机,没有换向问题,因而,发电机的额定电压可大大提高,从而使发电及配电系统的重量大大减轻。

能适应高空、高速飞行的要求,无刷交流发电机没有电刷和换向器,因而在高空飞行时不存在电刷磨损问题。同时,无刷交流发电机可以采用喷油冷却方式,能够适应高速飞行的要求。

交流电能容易变换,在交流电源系统中,利用变压器及变压整流器可以方便地得到不同等级的交流电和直流电。这些变换装置没有旋转部件,重量轻、体积小、效率高、工作可靠,而且现代飞机上的直流负载容量只占总容量的5%~10%,因此,所需的变换装置少、损耗小。

总之,交流电源系统比低压直流电源系统更能适应现代大中型飞机的要求。目前采用较多的是带有恒速传动装置的恒速恒频交流电源系统。

但交流电源系统也有缺点,主要表现在:

恒速恒频交流电源系统中的恒速传动装置(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。

交流电源系统的控制与保护设各复杂,特别是并联运行时的控制保护更为复杂。

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。

与交流电源相比,直流电源的控制、保护设各简单,且直流发电机可以用作启动发电机,从而减轻机载设各的重量。因此,低压直流电源系统在小型飞机上仍在广泛使用。目前正在研制的高压直流电源系统及变速恒频交流电源系统有望克服恒速恒频交流电源的缺点,成为飞机电源的发展方向。

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