PRFE6S9160H圖1-6 變速恒頻與恒速恒頻電源系統(tǒng)供電質(zhì)量對比.

270V高壓直流電源系統(tǒng),電源系統(tǒng)具有發(fā)電效率高、發(fā)電和配電易實(shí)現(xiàn)不中電及壽命,根據(jù)美國對大型運(yùn)輸機(jī)供電系統(tǒng)的研究結(jié)果可知,高壓直流電源系統(tǒng)的綜合性能、可罪性、維修性和重量指標(biāo)都是最好的,因而這是一種很有吸引力的電源系統(tǒng)。

但目前還不會在干線飛機(jī)上全面采用高壓直流電源系統(tǒng)。因?yàn)檫@樣做涉及到供電體制的改變問題,將會出現(xiàn)一個大量更換用電設(shè)各或?yàn)楝F(xiàn)有用電設(shè)各添加許多功率變換器的局面。因而,在干線飛機(jī)上首先考慮的方案是在一些必要的場合局部采用高壓直流電,如僅在飛行控制系統(tǒng)部分采用高壓直流供電。

交流電源系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn),由前述可知,隨著機(jī)上用電設(shè)各的增多,電源系統(tǒng)的容量也在成倍地增長。低壓直流電源系統(tǒng)已不能滿足容量及飛行性能的要求,因此在大型運(yùn)輸機(jī)上,低壓直流電源系統(tǒng)已逐步被交流電源系統(tǒng)所取代。

低壓直流電源系統(tǒng)存在的缺點(diǎn),隨著電源容量的增加,低壓直流電源系統(tǒng)的重量也在增大現(xiàn)代大中型飛機(jī)上的電源容量增加了幾百倍,如果仍采用低壓直流電源系統(tǒng),則發(fā)電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的重量將會增大很多。對發(fā)電機(jī)來說,由于受換向條件的限制,使得有電刷的直流發(fā)電機(jī)電壓及轉(zhuǎn)速都不能太高。因此只能以加大電樞電流的方式來提高容量,從而導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的體積和重量的增大。例如,功率為18kW的航空直流發(fā)電機(jī)重量為41.5kg,而噴油冷卻的60kVA航空交流發(fā)電機(jī),其重量只有17kg左右。

飛行高度和速度的不斷提高,使低壓直流電源系統(tǒng)的工作條件惡化,現(xiàn)代大型噴氣式飛機(jī)的飛行高度達(dá)10000m以上。隨著高度的增加,空氣變得稀薄,水變頻電源系統(tǒng)不需要恒速傳動裝置,因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可靠性高。但由于噴氣式發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍可達(dá)3∶1,其發(fā)出的交流電只能供加溫、照明等對頻率沒有要求的設(shè)各使用,若要滿足某些需要恒頻交流電的設(shè)各,還需要另加變換裝置,增加了設(shè)備重量。所以這種變頻交流電源更適用于裝有渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的飛機(jī),因?yàn)檫@種發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍小,一般為1.15:1,所以交流電的頻率變化范圍也較小;同時,由于支線飛機(jī)上要求高質(zhì)量供電的設(shè)備較少,因此,在支線飛機(jī)上單獨(dú)采用變速變頻交流電源系統(tǒng)具有很大的吸引力。

混合電源系統(tǒng),由低壓直流和變頻交流電源組成的混合供電系統(tǒng)在支線飛機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。在較大的支線飛機(jī)上采用混合供電系統(tǒng)可以更經(jīng)濟(jì)。負(fù)載分析表明,支線飛機(jī)上加熱和防冰負(fù)載占很大比例,由于這類負(fù)載對供電質(zhì)量的要求較低,因而,用變頻交流電來滿是這類負(fù)載的供電要求既經(jīng)濟(jì)又有效。另外,這些支線飛機(jī)基本上都采用渦槳發(fā)動機(jī),在巡航時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變,從而為采用變頻交流電源創(chuàng)造了良好的條件。

一般30座以上80座以下的支線飛機(jī)往往采用混合供電系統(tǒng)。其中的低壓直流電源系統(tǒng)單機(jī)容量一般在7.5~12kW之間。飛機(jī)上的重要負(fù)載也都接在低壓直流電源系統(tǒng)上�；旌瞎╇娤到y(tǒng)中的變頻交流系統(tǒng)總?cè)萘坎淮?一般在15~40kVA之間。在大多數(shù)情況下,該系統(tǒng)由兩臺變頻交流發(fā)電機(jī)及其控制保護(hù)裝置組成,用來向加熱和防冰負(fù)載供電,也可以向備用燃油泵和一些航空電子設(shè)備供電。

與大多數(shù)飛機(jī)一樣,在支線飛機(jī)的混合供電系統(tǒng)中,低壓直流部分和變頻交流部分都各有各的發(fā)電機(jī)。但在有些支線飛機(jī)上,采用了雙輸出發(fā)電機(jī),如肖特330等。在這種飛機(jī)上,一臺發(fā)電機(jī)能同時提供低壓直流電和變頻交流電,并能用于啟動發(fā)動機(jī)。

混合電源的發(fā)展方向是采用微處理器型的發(fā)電機(jī)控制保護(hù)裝置和匯流條功率控制裝置,從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的監(jiān)控和保護(hù),同時進(jìn)一步減輕重量,降低維修費(fèi)用,恒速恒頻交流電源系統(tǒng)(CSCF).

恒速恒頻交流電源系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)通過恒速傳動裝置(CsD)由飛機(jī)發(fā)動機(jī)傳動,可以發(fā)出頻率為400Hz、電壓為115/200V的恒頻交流電,其傳動示意圖如圖1-4所示。這是目前大型噴氣式飛機(jī)上最常采用的型式。

圖1-4 恒速恒頻交流電源系統(tǒng)方塊圖

恒頻交流發(fā)電機(jī)的額定容量有30、40、60、90、120kVA等數(shù)種。輔助電源為輔助動力裝置驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)。應(yīng)急電源有蓄電池、靜變流器和沖壓空氣渦輪發(fā)電機(jī)。二次電源為變壓整流器。

20世紀(jì)70年代以來,恒速恒頻交流電源系統(tǒng)采用了噴油冷卻裝置、組合驅(qū)動發(fā)電機(jī)和微型計算機(jī)控制裝置,大大提高了系統(tǒng)的性能和可靠性,減輕了重量,是目前應(yīng)用最多的一發(fā)動機(jī)恒速傳動裝置發(fā)電機(jī).

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