P82B715TD,112對機體的最大電壓為線電壓,故對機上人員不夠安全。

圖1-8 中點不接地的三相三線制

恒頻交流電源系統(tǒng)的主要參數(shù),交流電源系統(tǒng)的主要參數(shù)是電壓、頻率和相數(shù)。目前飛機上廣泛采用的是115/200V、400Hz的三相交流電源系統(tǒng)。這些參數(shù)的選擇與交流電源系統(tǒng)及用電設備的重量、體積及性能等有關。

電壓,額定電壓值的選擇與很多因素有關,要考慮發(fā)電設備及配電系統(tǒng)的重量,饋線的長度,電網(wǎng)允許的電壓降,人員安全性,絕緣強度與熄弧時間等因素,其中電源功率的大小和電網(wǎng)的重量是確定電網(wǎng)電壓的主要因素。

從功率表達式可知,在相同的傳輸功率下,提高電網(wǎng)電壓,即可減少輸電線路上的電流,從而減輕電網(wǎng)重量。但導線截面積受機械強度的限制,所以,電壓也不能太高。

電網(wǎng)的重量與電壓值及饋線長度也有關。研究表明,對于容量較小、傳輸距離較短(25m以下)的飛機,提高電壓對重量的影響很小,只有對容量大、傳輸距離長的飛機,提高電壓才會使重量大大減輕。

另一方面,電壓太高,絕緣材料的重量也會增加,并增加了熄弧的困難,同時還會影響機上人員的安全。

綜合各種因素并考慮到繼承性,在目前飛機交流電源系統(tǒng)的容量和傳輸距離的條件下,采用115/200V的額定電壓是合適的頻率.

頻率的高低與電磁設各的重量、尺寸及性能等因素有關,還需要考慮目前材料和部件的生產(chǎn)水平,如磁性材料和軸承的生產(chǎn)水平等。

對于變壓器、互感器等靜止電磁設備來說,提高交流電的頻率可以減小鐵芯體積,從而減輕重量。同理,對航空電子設各,提高頻率也可以減小其中的變壓器、濾波器、電容器等元件的體積和重量。

對發(fā)電機、電動機等旋轉電機,提高頻率一方面可以減小鐵芯體積,另一方面也使旋轉電機的轉速升高。但轉速的升高受機械強度的限制,因此,只能提高電機的磁極對數(shù)來限制轉速,這又會使電機的結構變復雜;同時,頻率升高還會使鐵芯的損耗加大,所以對旋轉電機有一個最佳頻率值。圖1-9所示為頻率、廠與部件重量功率比Gx的關系。由圖可見,頻蒸氣含量急劇減少,使直流發(fā)電機的電刷磨損加劇,換向條件惡化。同時,在高速飛行條件下,直流發(fā)電機的冷卻問題也難以解決,因為直流發(fā)電機常采用迎面氣流風冷,而當飛機高速飛行時,迎面氣流溫度高達100~200℃,采用風冷會顯著降低發(fā)電機的輸出功率。直流發(fā)電機由于電刷與換向器的存在,不能采用油冷,所以其冷卻問題較難解決。

功率變換設各復雜、效率低,在以直流電為主電源的飛機上,需要把相當一部分低壓直流電變換為不同電壓等級的直流電及交流電,這就需要通過頻率變換裝置或變流機組進行變換,而這些裝置的效率低,體積重量大。尤其是現(xiàn)代大型飛機上使用交流電的設備越來越多,若仍采用低壓直流電源作為主電源,變換設各也將增多,會使電源設各重量大大增加。

飛機交流電源系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點

可以提高額定電壓,使供電系統(tǒng)重量減輕,交流電源系統(tǒng)大多采用無刷交流發(fā)電機,沒有換向問題,因而,發(fā)電機的額定電壓可大大提高,從而使發(fā)電及配電系統(tǒng)的重量大大減輕。

能適應高空、高速飛行的要求,無刷交流發(fā)電機沒有電刷和換向器,因而在高空飛行時不存在電刷磨損問題。同時,無刷交流發(fā)電機可以采用噴油冷卻方式,能夠適應高速飛行的要求。

交流電能容易變換,在交流電源系統(tǒng)中,利用變壓器及變壓整流器可以方便地得到不同等級的交流電和直流電。這些變換裝置沒有旋轉部件,重量輕、體積小、效率高、工作可靠,而且現(xiàn)代飛機上的直流負載容量只占總容量的5%~10%,因此,所需的變換裝置少、損耗小。

總之,交流電源系統(tǒng)比低壓直流電源系統(tǒng)更能適應現(xiàn)代大中型飛機的要求。目前采用較多的是帶有恒速傳動裝置的恒速恒頻交流電源系統(tǒng)。

但交流電源系統(tǒng)也有缺點,主要表現(xiàn)在:

恒速恒頻交流電源系統(tǒng)中的恒速傳動裝置(CSD)結構復雜、造價高、故障多、維護困難,是交流電源系統(tǒng)中故障率較高的一個部件。

交流電源系統(tǒng)的控制與保護設各復雜,特別是并聯(lián)運行時的控制保護更為復雜。

恒速恒頻交流電源系統(tǒng)由于有恒速傳動裝置,無法用來啟動發(fā)動機,必須另設啟動設備。

與交流電源相比,直流電源的控制、保護設各簡單,且直流發(fā)電機可以用作啟動發(fā)電機,從而減輕機載設各的重量。因此,低壓直流電源系統(tǒng)在小型飛機上仍在廣泛使用。目前正在研制的高壓直流電源系統(tǒng)及變速恒頻交流電源系統(tǒng)有望克服恒速恒頻交流電源的缺點,成為飛機電源的發(fā)展方向。

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