M2V64S40CPT幾種飛機電源系統,如B747、B757、A320等大型客機上采用的都是恒速恒頻交流電源系統。目前,并具有機內自檢功能,前途來看,恒速傳動裝置要再改進已很困難,因為要在飛機發動機很寬的轉速范圍內和加速條件下實現恒速輸出是困難的;另外,高的赫茲應力(包括小體積、高速度機械液壓部件的運行)也使恒速傳動裝置的發展更加困難。因而,恒速傳動裝置的采購費用和維修費用一直居高不下。

國外有飛機制造公司認為,在新型干線飛機上不適合采用恒速恒頻電源系統,因為它比變速恒頻系統重量重、效率低、供電質量差、壽命周期費用高。此外,可靠性和可維修性也較差。

但出于繼承性的原因,恒速恒頻電源系統還會在干線飛機上繼續使用。就是一些由較老式的風冷無刷交流發電機和恒速傳動裝置構成的分離式恒速恒頻系統,目前還在干線飛機上使用,如波音737-400和MD-82飛機。

由于恒速恒頻交流電源系統中的恒速傳動裝置(CSD)結構復雜、成本高、維護困難等原因,近年來,航空工業界把不采用恒速傳動裝置的恒頻交流電源的研制作為重點研究課題,而電力電子技術的發展使變速恒頻電源進人實用階段,如MD-90型飛機即采用變速恒頻電源作為主電源。

變速恒頻電源的結構示意圖如圖1-5所示。交流發電機直接由發動機傳動,發出的變頻交流電經變頻器變換為恒頻交流電。常用的變頻器結構有交一直一交型和交一交型兩種。

圖1-5 變速恒頻交流電源系統示意圖

座速恒頻源,源系統可以互換,不需要改變配電和用電,連接器和布線等都不需要,因而實用性強。

變速恒頻電源系統和組合,電源裝置式恒速恒頻,電源系統的采購費用大致相當,但維護費用低,因此壽命周期費用低。

變速恒頻電源系統的供電質量比恒速恒頻系統好得多,實驗結果如圖1-6所示。發電效率高也是變速恒頻電源系統的主要優點。如對90kVA的發電通道來說,采用組合電源裝置式恒速恒頻方案時效率在74%~79%之間,而采用變速恒頻方案則可在82%~86%之間。對航空公司來說,發電效率高意味著更高的經濟效益。

目前采用的變速恒頻電源系統的主要要求是進一步降低重量功率比,并降低未濾波電流的諧波分量。

只要增加一些部件就可以把變速恒頻發電系統改為變速恒頻啟動/發電系統。采用變速恒頻啟動/發電系統,可以減輕飛機重量,降低營業費用,這些都是航空公司所希望的。

變頻器發動機發電機,在這一階段的交流電源系統中,交流發電機多為有刷勵磁方式,與之配套的調壓器為交流磁炭式電壓調節器,其控制方式以人工控制為主。

現代大型噴氣式運輸機采用渦輪噴氣發動機,其主電源大多采用恒頻交流電源系統,而且其容量也大大增加,較早的渦輪噴氣式客機如波音707、三叉戟、圖一154等飛機上,采用恒速傳動裝置及兩級式無刷交流發電機,電源總容量為80~120kVA,調壓器為磁放大器式或晶體管式。在波音747、757及767等機型上,采用組合驅動發電機(IDG),由集成電路組成的調壓器與以微處理器為中心的控制保護裝置組合在一起,組成發電機控制組件(GCU)。這些發展都使系統的可靠性大大提高,體積重量下降。

圖1-2中,B707和B747飛機分別是4臺30kVA和90kVA的交流發電機實行并聯供電其余各機型都是單獨供電,飛機電源系統的主要類型及特點.

飛機上采用的主電源類型隨飛機類型及其性能要求、飛機的用途及用電設備的不同而有所不同。目前國內外正在使用的飛機主電源是多種多樣的:有低壓直流電源系統、變速變頻交流電源系統、恒速恒頻交流電源系統及變速恒頻交流電源系統和高壓直流電源系統等,低壓直流電源系統.

低壓直流電源是飛機上最早采用的電源系統,20世紀40年代趨于成熟。主電源由航空發動機直接傳動的直流發電機和控制保護器等組成。電源的調定電壓是28.5V,發電機額定容量有3、6、9、12kW等幾種,相應的額定電流分別為100、200、300和400A。二次電源是由旋轉變流機或靜變流器把低壓直流電轉變為單相或二相交流電,應急電源是航空蓄電池。大型飛機上有輔助動力裝置傳動的直流發電機作輔助或各用電源。采用這種電源系統的機型有運-5,立T2,伊爾-14及C-46等。

目前一般在30座以下的小型支線飛機上,普遍采用低壓直流電源系統。這一方面是因為支線飛機的用電量不大,另一方面由于近年來逐步采用了新型的低壓直流電源系統,其高轉速(6500~12000r/min)和高性能導磁材料的使用使電機的體積重量大大減輕。如9kW的啟動發電機重量從28kg降到15.4kg,其重量功率比從3.11降低為1.70。

同時,新型的直流啟動發電機采用固態發電機控制保護裝置,除了具有調壓、故障保護及控制功能外,還具各機內自檢等功能,使直流發電系統具有更優越的性能。因此,在小型支線飛機和通用航空飛機上得到了廣泛應用。

變速變頻交流電源系統(ⅤsvF),當交流同步發電機通過變速器直接由飛機發動機傳動時,發出的交流電是變頻交流電,其結構示意圖如圖1-3所示。

圖1-3 變速變頻交流電源方塊圖

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