PRFE6S9160H圖1-6 變速恒頻與恒速恒頻電源系統供電質量對比.

270V高壓直流電源系統,電源系統具有發電效率高、發電和配電易實現不中電及壽命,根據美國對大型運輸機供電系統的研究結果可知,高壓直流電源系統的綜合性能、可罪性、維修性和重量指標都是最好的,因而這是一種很有吸引力的電源系統。

但目前還不會在干線飛機上全面采用高壓直流電源系統。因為這樣做涉及到供電體制的改變問題,將會出現一個大量更換用電設各或為現有用電設各添加許多功率變換器的局面。因而,在干線飛機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部分采用高壓直流供電。

交流電源系統的主要優缺點,由前述可知,隨著機上用電設各的增多,電源系統的容量也在成倍地增長。低壓直流電源系統已不能滿足容量及飛行性能的要求,因此在大型運輸機上,低壓直流電源系統已逐步被交流電源系統所取代。

低壓直流電源系統存在的缺點,隨著電源容量的增加,低壓直流電源系統的重量也在增大現代大中型飛機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,則發電系統和配電系統的重量將會增大很多。對發電機來說,由于受換向條件的限制,使得有電刷的直流發電機電壓及轉速都不能太高。因此只能以加大電樞電流的方式來提高容量,從而導致了發電機的體積和重量的增大。例如,功率為18kW的航空直流發電機重量為41.5kg,而噴油冷卻的60kVA航空交流發電機,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的工作條件惡化,現代大型噴氣式飛機的飛行高度達10000m以上。隨著高度的增加,空氣變得稀薄,水變頻電源系統不需要恒速傳動裝置,因而系統結構簡單、重量輕、可靠性高。但由于噴氣式發動機的轉速變化范圍可達3∶1,其發出的交流電只能供加溫、照明等對頻率沒有要求的設各使用,若要滿足某些需要恒頻交流電的設各,還需要另加變換裝置,增加了設備重量。所以這種變頻交流電源更適用于裝有渦輪螺旋槳發動機的飛機,因為這種發動機的轉速變化范圍小,一般為1.15:1,所以交流電的頻率變化范圍也較小;同時,由于支線飛機上要求高質量供電的設備較少,因此,在支線飛機上單獨采用變速變頻交流電源系統具有很大的吸引力。

混合電源系統,由低壓直流和變頻交流電源組成的混合供電系統在支線飛機上得到了廣泛應用。在較大的支線飛機上采用混合供電系統可以更經濟。負載分析表明,支線飛機上加熱和防冰負載占很大比例,由于這類負載對供電質量的要求較低,因而,用變頻交流電來滿是這類負載的供電要求既經濟又有效。另外,這些支線飛機基本上都采用渦槳發動機,在巡航時發動機轉速基本不變,從而為采用變頻交流電源創造了良好的條件。

一般30座以上80座以下的支線飛機往往采用混合供電系統。其中的低壓直流電源系統單機容量一般在7.5~12kW之間。飛機上的重要負載也都接在低壓直流電源系統上。混合供電系統中的變頻交流系統總容量不大,一般在15~40kVA之間。在大多數情況下,該系統由兩臺變頻交流發電機及其控制保護裝置組成,用來向加熱和防冰負載供電,也可以向備用燃油泵和一些航空電子設備供電。

與大多數飛機一樣,在支線飛機的混合供電系統中,低壓直流部分和變頻交流部分都各有各的發電機。但在有些支線飛機上,采用了雙輸出發電機,如肖特330等。在這種飛機上,一臺發電機能同時提供低壓直流電和變頻交流電,并能用于啟動發動機。

混合電源的發展方向是采用微處理器型的發電機控制保護裝置和匯流條功率控制裝置,從而實現電網的監控和保護,同時進一步減輕重量,降低維修費用,恒速恒頻交流電源系統(CSCF).

恒速恒頻交流電源系統的發電機通過恒速傳動裝置(CsD)由飛機發動機傳動,可以發出頻率為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上最常采用的型式。

圖1-4 恒速恒頻交流電源系統方塊圖

恒頻交流發電機的額定容量有30、40、60、90、120kVA等數種。輔助電源為輔助動力裝置驅動的交流發電機。應急電源有蓄電池、靜變流器和沖壓空氣渦輪發電機。二次電源為變壓整流器。

20世紀70年代以來,恒速恒頻交流電源系統采用了噴油冷卻裝置、組合驅動發電機和微型計算機控制裝置,大大提高了系統的性能和可靠性,減輕了重量,是目前應用最多的一發動機恒速傳動裝置發電機.

深圳市唯有度科技有限公司http://wydkj.51dzw.com/