第四节飞机电气系统
飞机电气系统：并联供电
控制 执 行 电路
触 发电 路
电网电压检测电路
检测电网上有无电压 当电网上无电压时，即没有其它发电机连
接在电网上，发电机可以立即投入电网 当电网上有电压时它不会输出合闸信号
自动并联检测电路
通过敏感发电机与电网之间的差值电压来 判断是否满足并联条件
当并联条件满足时，就会发出令发电机并 网的合闸信号
要求： △I=I1I2=0
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。
5
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+2
6
（二）提高负载分配均衡性的措施
• 两台发电机的转速不可能完全相同，引起U1与U2不可能完全相同
改变调节点的电压，提高负载分配的均衡性
2、发电机与蓄电池的并联运行
• 发电机投入已有蓄电池的飞机直流电网，需 满足的条件：
• 发电机极性必须与电网极性相同
• 发电机电压略高于电网电压（低于电网会有 反流，使发电机断开）
发电机蓄电池并联运行原理图
A
Ia
I
CJ
F
RL
G
B Ib
Eb
发电机与蓄电池电流分配图
交流发电机并联运行的优点
电压负载在供电的各发电机之间均匀分配； 多发电机系统中，一台发电机发生故障不会导致主系统
停止供电； 在某些使用条件下，安装容量在给定的时间-电压干扰特
性下，能满足更大的起动电流和尖峰负载的要求，同时 能更有效地利用发电机的安装容量； 并联系统可以使反延时的过流保护装置动作更迅速 。
• 各导线连接情况（拧紧、清洁状况等）不同，接触器电阻不同，引
第四章飞机交流电源系统课件
二、飞机交流电源系统供电方式的分类
（一）并联供电 将多台频率相同的交流发电机并联起来，同时向机上所有汇流条 供电，称为并联供电。优点是发电机利用率高，系统工作可靠。 （二）单独供电 在正常状态时，每台发电机单独向各自的汇流条供电，只在故障 时实行转换，这种方式称为单独供电。
6
三、交流电网供电馈线的连接方式
2
二、交流电源系统的主要优缺点
（一）为什么要用交流电源作为主电源 1、电源容量的增加，要求提高电压以减轻重量 2、飞机电源工作环境条件的变化，迫使采用交流电源。 3、电压和功率变换的要求
3
（二）交流电源系统的主要优缺点
1、主要优点： 1 交流发电机工作可靠性大大提高。 2 电源电压的提高，使交流发电机和电网设备重量大大减轻。 3 交流电能易于变换，即易于变压和整流。 2、主要缺点： 1 恒速传动装置结构复杂，造价高、故障多，维护困难。 2 交流电源系统的控制保护设备比较复杂，特别是并联运行 时的控制保护更为复杂。
波形如图4-43的曲线1所示，经电容C1滤波后，电压波形将平滑一 些，接近于三角形波，如图中曲线2所示。
正好保持发电机转速为额定值所需要的输入轴转速 称为制动点
转速。可由（4-6）令
而求得：
输入转速等于制动点转速下的工作方式称为零差动工作方式。 2、恒装输入轴转速低于制动点转速时 在这种情况下，单靠机械传动，发电机的转速低于额定转速，为了 保持发电机恒速，必须由液压马达的转动补偿。 正差动工作方式 3、恒装输入轴转速高于制动点转速时 此时，单靠机械传动，发电机转速将高于额定转速，液压马达输出 齿轮反时针方向转动。
15
第四节飞机交流发电机的结构形式和励磁方式
一、励磁的形式： 1、有刷励磁——他励式、自励式 2、无刷励磁——他励式、自励式
飞机电气系统PPT全套课件
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直流发电机
60
直流发电机
电容器
引线组件
接线柱 火花抑制盒 接线盖
夹子
带窗孔 的带 与驱动端相 对的端架
夹板
密封滚珠轴承
转轴和 板组件 转轴花键 轴承支承架
端盖 挡盖
滚珠轴承
电刷
电枢
磁轭和 激磁线圈
61
直流发电机
➢ 标称电压为30V（对应的电网 电压一般为28V）
➢特点：既有遥控式的特点，又简化了控制 线。
19
正常和非正常供电
➢ 正常供电 :
在各个飞行 阶段均可完 成对用电设 备的供电任 务
➢ 非正常供电：
系统的短时意 外失控状态
20
主电源容量
➢ 飞机上主发电系统的台数与单 台发电系统额定容量的乘积
➢ 直流电源容量单位为千瓦(kW) ➢ 交流电源为千伏安(kVA)
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
44
铅蓄电池放电曲线
极板附近及 孔隙中的电 解液浓度迅
速下降
A
2.0
B
U
1.5
E
F
C D
极板孔隙中的 硫酸浓度与极 板外的浓度达
到一定值
1.0
孔隙内硫酸
0.5
迅速下降
扩散 作用
极板 硬化
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
t(h)
45
铅蓄电池充电曲线
2.6
2.4 b
2.2 a
2.0
1.8
de U
c
E
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
飞机电气系统的组成
飞机电气系统的组成随着航空技术的不断发展，飞机的电气系统也在不断升级和改进。
飞机电气系统是飞机的重要组成部分，它为飞机提供了电力和电子控制能力，保障了飞机的正常运行。
本文将从飞机电气系统的组成入手，介绍飞机电气系统的基本原理和组成部分。
一、飞机电气系统的基本原理飞机电气系统的基本原理是将飞机发动机产生的动力转化为电能，通过电气系统向飞机提供所需的电力和电子控制能力。
飞机电气系统是由多个部件组成的，这些部件相互配合，共同实现飞机的电气能力。
在飞机电气系统中，主要包括发电机、电池、配电系统、保险丝和断路器等组成部分。
二、飞机电气系统的组成部分1、发电机发电机是飞机电气系统的核心部件，它能够将飞机发动机产生的动力转化为电能。
发电机主要由转子、定子、电枢、电刷等部件组成。
当飞机发动机运转时，发电机的转子开始旋转，产生一定的磁场。
磁场作用于定子上的线圈，使得定子上的线圈中产生电流。
电流经过电枢和电刷，最终输出到飞机的电气系统中。
2、电池电池是飞机电气系统的备用电源，当发电机失效时，电池能够提供所需的电力。
电池主要由正极、负极、电解液和容器等部件组成。
当电池的正负极连接到飞机电气系统时，电解液中的化学能转化为电能，输出到飞机电气系统中。
3、配电系统配电系统是飞机电气系统的主要组成部分，它将发电机和电池产生的电能分配到飞机的各个电气设备中。
配电系统主要由电源开关、配电盘、电路保护器和线路等组成。
当发电机或电池输出电能时，电源开关会将电能分配到相应的配电盘中。
配电盘中的电路保护器能够对电路进行保护，防止电路过载和短路。
4、保险丝和断路器保险丝和断路器是飞机电气系统的安全保障部分，它们能够保护飞机电气系统免受过载和短路等故障的影响。
保险丝主要由熔丝和熔丝座组成，当电流超过保险丝的额定值时，熔丝会熔断，切断电路。
断路器主要由电磁铁、触点和弹簧等部件组成，当电路发生故障时，电磁铁会吸合触点，切断电路。
断路器可以重复使用，而保险丝则需要更换。
飞机电气系统
1.主电源是由航空发动机传动的发电机和电源的调节控制和保护设备等构成,是飞机上全部用电设备的能源。
二次电源是将主电源电能转换为另一种形式电能装置，它将低压直流电转化交流，或讲交流转化成直流。
应急电源是一种独立的电源系统，飞行中当主电源失效飞机的蓄电池或应急发电机即成为应急电源。
辅助电源是在航空发动机不运转时，用辅助动力装置驱动而发电，常用于在地面检查机上用电设备和启动发动机。
2.恒速发动机——恒装——发电机——400Hz恒频交流电变速恒频发电装置：发动机——发电机——变换器——400Hz恒频交流电3.集肤效应：主电流和涡流之和在导线表面加强，趋向导线中心越弱，电流趋向于导体表面。
4.单绕组接触器：工作原理：当线圈没有通电时，电磁铁的电磁力等于零，活动铁心在返回弹簧力的作用下被推向上方，使触点分离，线圈通电后，电磁铁所产生的电磁力大于返回弹簧的弹力时，返回的弹簧被压缩，活动铁心向固定铁心一边运动，活动触点与固定的触点接通，从而使外电路接通，线圈断电后，在返回弹簧的作用下，活动铁心带动活动触点回复原位，将电路断开。
5.双绕接触器：工作原理：当线圈接上电源时，由于保持绕组被辅助触点短接，电源电压只加在吸合绕组上。
由于吸合绕组导线粗，电阻小，电流就比较大，所以能产生较大的电磁力，将主触点接通，从而接通外电路。
在主触点接通的同时，连杆的末端即将辅助触点顶开，这时，保持绕组与吸合绕组串联，电路中的电阻增大，接触器就以较小的线圈电流维持主触点在接通状态。
6. 机械闭锁式：工作原理：当吸合线圈通电后，接触器吸合并被机械锁栓锁定于闭合位置，吸合线圈依靠串联的辅助触点自行断电，不再消耗电功率；接触器需要释放时，只需接通脱扣线圈，利用脱扣装置解除机械闭锁，再在返回装置的作用下回到释放位置。
缺点：外力或机械振动都可使触点断开但仍然损耗电流7. 磁保持接触器：①在线圈的吸合“+”和吸合“-”加上相应极性的输入信号电压，线圈产生磁通方向与永久磁铁的磁通方向相同，线圈磁通产生足够大的吸力克服弹簧的反力；②在线圈的跳开“+”和跳开“-”加上相应极性的输入信号电压，线圈产生磁通大于永久磁铁的磁通，方向相反，抵消了永久磁铁的吸力。
飞机电气系统的组成
飞机电气系统的组成飞机电气系统是现代飞机的重要组成部分，它主要负责飞机各种电力设备的供电和控制。
随着飞机技术的不断发展和改进，飞机电气系统也不断地得到完善和创新。
本文将介绍飞机电气系统的组成，包括飞机电气系统的基本概念、主要部件和工作原理。
一、飞机电气系统的基本概念飞机电气系统是指飞机各种电力设备的供电和控制系统。
它主要由发电机、电池、交流配电盘、直流配电盘、配电保护装置、电力负载、飞机电气控制器等组成。
飞机电气系统的主要任务是为飞机提供稳定、可靠、安全的电力供应，保证飞机各种电气设备的正常工作。
二、飞机电气系统的主要部件1.发电机发电机是飞机电气系统的重要组成部分，它主要负责为飞机提供电力。
发电机的工作原理是利用发动机的动力驱动转子旋转，通过磁场感应原理产生电压，从而产生电流。
发电机的功率和电压等级根据飞机的需求而定，一般分为交流发电机和直流发电机。
2.电池电池是飞机电气系统的备用电源，它主要用于在发电机故障或其他原因导致主电源失效时，为飞机提供电力。
电池的类型和容量根据飞机的需求而定，一般分为铅酸电池和镍氢电池。
3.交流配电盘交流配电盘是飞机电气系统的重要部件之一，它主要负责将发电机产生的交流电转换为直流电，并向飞机各种电气设备供电。
交流配电盘一般由开关、保险丝、断路器、变压器等组成。
4.直流配电盘直流配电盘是飞机电气系统的重要部件之一，它主要负责将电池或发电机产生的直流电向飞机各种电气设备供电。
直流配电盘一般由开关、保险丝、断路器、电压稳定器等组成。
5.配电保护装置配电保护装置是飞机电气系统的重要保护部件，它主要负责保护飞机电气系统的各种电气设备不受过电流、过电压等异常情况的损害。
配电保护装置一般由保险丝、断路器、过电流保护器、过电压保护器等组成。
6.电力负载电力负载是飞机电气系统的各种电气设备，包括航空仪表、通讯设备、导航设备、动力设备等。
电力负载的功率和电压等级根据飞机的需求而定，一般分为交流负载和直流负载。
2016-2017年飞机电气系统（总结）
天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：飞机电气系统课程代码：0844第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是高等教育自学考试机务维修管理专业所开设的专业技术课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。
本大纲适用于本科生的教学，教学计划中规定为108学时。
本课程讲授飞机电气设备的基础理论知识。
通过本课程的学习，能对飞机电气设备有全面系统的了解，获得维修工程师的基本训练，初步具备分析判断故障、解决本专业实际维修问题的能力，为今后学习各种飞机电气设备打下坚实的基础。
二、课程目标与基本要求本课程的教学基本要求是使学生掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性，了解典型飞机电气控制系统的组成和原理，学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法。
三、与本专业其他课程的关系《飞机电气基础》是机务维修管理专业大学本科必修的专业技术课程，它与机务维修管理专业其他许多课程有着密切的关系。
《电工学》、《电子技术基础》、《自动控制原理》等是本课程的基础课。
第二部分教学内容与考核目标绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，了解飞机电气设备的概念、特点、发展概况及维修规范。
二、考核知识点与考核目标识记：飞机电气设备的概念、特点、发展概况及维修规范第一章飞机电气元件一、学习目的与要求通过本章的学习，了解电磁铁和电接触的基本知识，掌握飞机常用电气元件的功能、结构、工作原理以及特性参数。
二、考核知识点与考核目标（一）电磁铁和电接触的基本知识（次重点）识记：直流电磁铁的典型结构、工作原理、吸力计算公式，电接触的基本概念理解：直流电磁铁的静态吸力特性，接触电阻，气体放电，触点磨损应用：飞机电器常用的熄弧方法及熄火花电路（二）航空继电器（重点）理解：电磁继电器的结构、工作原理，固态继电器、混合式继电器和特种继电器的结构、工作原理和特点应用：电磁继电器的主要技术参数和时间特性（三）航空接触器（重点）理解：单绕组、双绕组和自锁型接触器的结构、工作原理和特点（四）飞机电路保护电器（一般）识记：对电路保护电器的基本要求理解：熔断器和自动保护开关的结构、工作原理和特点（五）飞机发动机点火电器（重点）理解：点火激励器和航空电嘴的结构、工作原理和特点（六）飞机常用传感器识记：传感器的基本概念（一般）理解：飞机常用传感器的结构、工作原理和特点第二章航空电机一、学习目的与要求通过本章的学习，掌握航空电机的结构、工作原理和特性。
民航飞机电气系统(附图)
民航飞机电气系统（附图）1. 炭片调压器的工作原理（P134，图5-3）当发电机转速上升或负载减小时，发电机电压会升高而超过其额定值。
此时电磁铁线圈中的电流会立即增大，作用在衔铁上的电磁力会随之增大，衔铁向电磁铁方向移动，炭片之间的压力便减小，炭柱电阻逐渐增大，发电机励磁电流逐渐减小，发电机电压逐渐下降。
当炭柱电阻的改变所引起的电压变化量，恰好抵消了由于转速和负载改变所引起的电压变化量时，发电机电压就恢复至额定值。
经过这一变化后，作用在衔铁上的三个力又重新平衡，衔铁停在新的平衡位置，调压器又处于新的平衡状态。
当发电机转速下降或负载增加时，电压调节器的工作过程与上述相反。
即：当发电机转速下降或负载增加时，发电机电压会下降而低于其额定值。
此时电磁铁线圈中的电流会立即减小，作用在衔铁上的电磁力会随之减小，衔铁向炭柱方向移动，炭片之间的压力便增大，炭柱电阻逐渐减小，发电机励磁电流逐渐增大，发电机电压逐渐上升。
当炭柱电阻的改变所引起的电压变化量，恰好抵消了由于转速和负载改变所引起的电压变化量时，发电机电压就恢复至额定值。
经过这一变化后，作用在衔铁上的三个力又重新平衡，衔铁停在新的平衡位置，调压器又处于新的平衡状态。
2. 负载均衡电路的工作原理（P139，图5-6）如果负载分配不均衡，设I1>I2, 则A、B 两点电位不相等，ΦA<ΦB，于是有电流自B 点经过W eq2和W eq1流向A点，产生相应的磁势。
在输出电流大的发电机调压器中，均衡线圈磁势页工作线圈磁势方向相同，使调压器铁芯合成磁势增强，调节点电压U1降低；输出电流小的发电机调压器，均衡线圈磁势与工作线圈磁势方向相反，使铁芯合成磁势减弱，调节点电压U2升高。
结果原来输出电流大的发电机电流I1减小，输出电流小的发电机电流I2增大，使负载趋于均衡。
如果I1<I2, 则调节过程相反。
即：如果负载分配不均衡，设I1<I2, 则A、B 两点电位不相等，ΦA>ΦB，于是有电流自A 点经过W eq2和W eq1流向B点，产生相应的磁势。
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航空蓄电池——一种化学电源，是化学能和电能 相互转换的装置。放电时，它把化学能转化为电能，向 用电设备供电；充电时，它又将电能转化为化学能储存 起来。
当飞机主电源采用直流电源系统时，航空蓄电池 通常与直流发电机并联供电。
正常飞行时，航空蓄电池处于被充电状态； 某些短时工作的“尖峰”用电设备工作时，作为电源系统的 辅助电源，与发电机并联一起向用电设备供电； 当发电机损坏时，作为应急电源向重要负载供电； 在应急状态下，还用作为起动发动机的电源 在地面时，又作为机上检查用的电源。
容量：30、40、60、90、120KVA 辅助电源：APU.G ； 应急电源：BAT 、INV 、RAT 、HMG 二次电源：TRU 特点：恒装的采购费用、维修费用、寿命周期费用 高；重量重、效率低、供电质量差；可靠性和可维 修性也较差。恒频。
（5）变速恒频交流电源系统（VSCF） 结构示意图：
碱性蓄电池有银锌蓄电池和镍铬蓄电池，它们的 电解质都是氢氧化钾。
银锌蓄电池的突出优点是体积小、重量轻、容量大、放电电 压平稳、自放电小；其缺点是寿命短、容易产生内部短路故障， 而且造价很高。
镍铬蓄电池与银锌蓄电池一样，也具有能适应大电流放电和 自放电小等优点；其突出的优点是寿命长，另外其低温性能好、 结构牢固、使用维护简便；其主要缺点是原材料来源少，因此造 价很高。
4）直流发电机的优缺点
缺点：可能产生电弧，烧毁换向器。 优点：并联比较容易，只要直流电压相等，正负极正确就可以通过电 源并联的方式提高供电系统的稳定性，飞机上通常用直流发电机和蓄 电池并联供电。直流发电机还可以作为起动发电机使用。
5）交流发电机的优缺点
优点：交流发电机没有换向器，不会产生火花，可靠性高，重量轻。 缺点：交流电并联比较困难，需要交流电的幅值、频率和相位完全 一致，否则并联时可能会损坏发电机，因此交流电通常不进行并联 供电。
（3）交流电能容易变换
3）飞机交流电源系统的主要缺点
（1）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。 （2）交流电源系统的控制与保护设备复杂，特别是并联运行时的 控制保护更为复杂。 （3）恒速恒频交流电源系统由于有恒速传动装置，无法用来起动 发动机，必须另设起动设备。
（2）变速变频交流电源系统（VSVF ） ——此时发电机由发动机通过减速器直接驱动。该电源 输出的交流电频率随发动机转速变化，对用电设备要求 很高。A380有采用。
结构图：
特点：不需要CSD ，结构简单，重量轻，可靠性高。 适用机型：涡桨飞机：接近于恒频交流电
涡喷飞机：需另配变频器
（3）混合电源系统 组成：低压直流 + 变速变频交流电源 应用：30座以上80座以下的 支线飞机 特点：变频交流电适合供给加热和防冰负载；支线
由 主发动机 直接或间接传动的发电系统； 是机上全部用电设备的能量来源。
② 辅助电源： 工作条件：飞机在地面、且主电源不工作时；
或 空中作为主电源的备份电源 类型：航空蓄电池（小飞机）、APU.G（大飞机） 作用：航前/ 后准备、起动主发动机等
③ 应急电源： 工作条件：飞行中主电 源和辅助电源全部失效 供电对象：关键负载 （Essential Load ） 类型：航空蓄电池 （BAT ）、静变流器 （INV ）、冲压空气 涡轮发电机（RAT ）、 液压马达驱动发电机 （HMG ）。
飞机基本上都采用涡桨发动机，在巡航时发动机转速基 本不变，则变频交流电频率变化范围也较小。
（4）恒速恒频交流电源系统（CSCF ） ——此时发电机由发动机通过恒速传动装置（CSD）
驱动，发电机输出恒频交流电。为了减轻重量提高可靠性， 一般将发电机和CSD组合成整体驱动发电机（IDG）。
结构示意图：
1.3飞机电源系统的特点
1）低压直流电源系统存在的缺点
（1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也在增大。 （2）随着飞行高度和速度的不断提高，使低压直流电源系统的工作 条件恶化 （3）功率变换设备复杂、效率低。
2）飞机交流电源系统的主要优点
（1）可以提高额定电压，使供电系统重量减轻
（2）能适应高空、高速飞行的要求
当飞机主电源采用交流供电系统时，航空蓄电池仅 用作应急电源。 航空蓄电池按电解质的性质，分为酸性蓄电池和碱 性蓄电池
酸性蓄电池主要是铅蓄电池，其电解质是稀硫酸。
铅蓄电池具有电势高、内阻小、能适应高放电率 放电以及成本较低等优点，所以应用广泛；其缺点是 机械强度差、自放电大、寿命短、使用维护不够简便。
1.2飞机电源系统的主要类型（六种）
（1）低压直流电源系统 参数： 调定电压：28.5V ； 发电机额定容量：3 、6 、9 、12KW 、18KW 额定电流：100 、200 、300 和400A 、600A 二次电源：旋转变流机、静变流器 应急电源：航空蓄电池 应用： 30 座以下的小型支线飞机、通用航空飞机
特点： ① 无CSD ，可靠性高，寿命周期费用低；但技术 不稳定。 ② VSCF 电源与CSCF 电源可互换，不需改变配电 和用电部分，通用性强 应用：MD-90
（6）270 伏高压直流电源系统 特点： —发电效率高； —发电和配电系统重量轻； —航空电子设备的电源装置重量轻； —易实现不中断供电及寿命周期费用低等优点 应用：军用飞机
第四节 飞机电气系统
飞机 电气 系统
飞机供 电系统
电源系统（发电）：发电机到电源汇流条之 间部分，产生电能
输配电系统（输电）：从电源汇流条到用电输 入端 电控制电路如发动机的电力起动
一、飞机电源系统的组成
——主要由电源、控制及保护装置以及供电网络组成。 1.1电源 ① 主电源：
④ 外接地面电源（EP ）： 工作场合：飞机在地面 类型：电源车（柴油发电机组）、中频电源、电瓶车 作用：加油、装卸货物、清洁、地面检查、起动主发
动机等
⑤ 二次电源：
概念：将主电源电能变换为另一种 形式或规格的电能
类型：DC →AC ：旋转变流机、静止变流器 AC →DC ：变压整流器； DC →DC ：直流升压机、直流变换器