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飞机电源系统

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飞机电源系统由主电源、应急电源和二次电源组成，有时还包括辅助电源。主电源由航空发动机传动的发电机、电源控制保护设备等构成，在飞行中供电。飞行中主电源发生故障时，蓄电池或应急发电机即成为应急电源。

飞机电源系统经历了低压直流、交流、高压直流的发展过程,其中交流电源经历了恒速恒频、变速恒频、变速变频。

基本内容

组成：主电源、应急电源、二次电源

中文名称：飞机电源系统

外文名称：aircraft electrical generating system

作用：为飞机提供电能

系统组成

飞机电源系统由主电源、应急电源和二次电源组成，有时还包括辅助电源。主电源由航空发动机传动的发电机、电源控制保护设备等构成，在飞行中供电。

当航空发动机不工作时（如地面测试时），主电源也不工作，这时靠辅助电源供电。飞机蓄电池或辅助动力装置（一种小型机载发动机、发电机和液压泵等构成的动力装置）是常用的辅助电源。飞行中主电源发生故障时，蓄电池或应急发电机即成为应急电源。

机载用电设备要求较高的供电质量，电压调整精度、频率调整精度、交流电压波形正弦度、电压浪涌和尖峰等都有一定的技术标准。

通常一台发动机上有1～2台发电机，因此多发动机飞机上装有许多台发电机。直流电源系统中的发电机都并联工作。交流发电机有的并联工作（如波音707飞机的4台发电机），有的不并联工作（如“三叉戟”飞机的3台发电机）。不并联工作的交流电源系统较为简单;并联系统则比较复杂，但电源容量大，负载的波动对电源电压和频率的影响较小，故电能质量高，且不易中断供电。

电源类型

飞机电源系统经历了低压直流、交流、高压直流的发展过程,其中交流电源经历了恒速恒频、变速恒频、变速变频。

低压直流电源系统

自1914年飞机上第一次使用航空直流发电机以来,飞机直流电源系统经历了九十年的发展过程，其额定电压由6伏、12伏，逐步发展为28伏的低压直流电源系统，一直沿用至今。

主电源由直流并激发电机、电压调节器、反流切断器和过电压保护器等构成。额定电压为28.5伏，额定功率有3、6、9、12和18千瓦等数种。由变流机或静止变流器把低压直流电变换为交流电作为二次电源。

交流电源系统

恒速恒频交流电源系统

主电源是由恒速传动装置和交流发电机构成的400赫、115/200伏三相交流电源系统。额定容量有20、30、40、 60、 90、120和150千伏·安等几种。它用变压整流器作二次电源，应急电源由飞机蓄电池或应急交流发电机构成。有的飞机上还有辅助动力装置作为辅助电源。40年代开始使用恒速恒频电源系统，后广泛应用由组合传动发电装置构成的恒速恒频交流电源系统。这种电源系统容量大、重量轻、工作可靠，适合于性能高、用电量大的飞机，如轰炸机、中远程运输机和歼击机等。飞机交流电的频率是400赫，比一般市电频率高得多。电源频率高可减小用电设备中的变压器、扼流圈和滤波电容等电磁和电气元件的体积；电动机转速高、重量轻，能满足陀螺仪等高速电动机的要求。频率与发电机的转速有关，受电机结构、强度、损耗和寿命等因素的限制。飞机上多用三相交流电，因为三相系统的电机利用率高、体积小，异步电动机的工作也可靠。

变速恒频交流电源系统

由航空发动机直接传动的无刷交流发动机和频率变换器构成主电源的 400赫三相交流电源系统。二次电源、应急电源和辅助电源与恒速恒频交流电源系统的相同，恒速恒频电源系统中的恒速传动装置属精度机械，使用维护困难，制造成本较高，自从50年代末功率半导体器件出现以后，人们开始研究用电子变频器来代替。变频器有两种：一种是交-直-交型;另一种是交-交型。交-直-交型先将发电机的变频交流电经整流电路变为直流电，再用逆变器变为400赫交流电，故这种电源系统又称为具有直流环节的变速恒频电源系统。 交-交变频器直接将发电机产生的多相变频交流电切换成400赫三相交流电。1972年第一套20千伏·安变速恒频交流电源装机使用，主要用在先进的歼击机上。这种电源系统电能质量高，运动部件少，使用维护方便，可以构成无刷起动/发电双功能系统。

变频交流电源系统

变频交流电源系统是最早在飞机上使用的交流电源系统。变频交流电源系统中，交流发电机是由发动机通过减速器直接驱动的，因而输出的交流电频率随发动机转速的变化而变化。它主要用于装有涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机的飞机或直升机上，并称之为窄变频交流电源系统。

混合电源系统

由低压直流电源和变频交流(有时为恒频交流)电源构成主电源。应急电源用蓄电池，二次电源用变流机或静止变流器。某些运输机和直升机上加温和防冰等设备用电量很大，它们的工作与电源频率无关，可以使用变频交流电。变频交流电源系统由航空发动机传动的变频交流发电机和调压保护器构成，比较简单。由低压直流电源系统供电给飞机上主要用电设备，且常用起动/发电机。有的飞机上用恒频交流电的设备较多，则使用由恒频交流电源系统和低压直流电源系统构成的混合电源系统。

高压直流电源系统

随着功率电子器件、大规模集成电路和稀土永磁材料的发展，70年代开始研制额定电压为 270伏的高压直流电源系统。这种电源系统兼有低压直流电源系统和交流电源系统的优点：效率高，重量轻，并联和配电简便，易实现不中断供电，抗干扰能力强，不需要恒速传动装置，因而简单、经济、维护方便，但电路开关器件、电能变换装置、功率转换装置及无刷直流电动机比较复杂。

电源功率选择

飞机用电设备并不是在整个飞机过程中都同时工作的。飞机任务不同或同一任务的不同飞行阶段使用的设备也不相同。不同设备对电能种类、质量和功率要求各不相同，而且工作时间也有差异。因此飞机电源系统的功率是按用电功率最大的飞行任务和飞行阶段设计的。从供电可靠出发，民航飞机的电源功率比要求的功率大得多；军用飞机为了减轻重量，电源功率仅略大于要求功率。对于起动/发电机，电机功率必须满足起动发动机的要求。在多发电机飞机上，若有一台或若干台发电机发生故障，飞行控制系统、电动军械等安全飞行和完成特定飞行任务所需的主要用电设备仍应正常工作，但必须切断某些照明、加温等次要用电设备的电源。在主电源全部损坏的危急情况下，陀螺地平仪、超短波电台等确保飞机安全返航或就近着陆的重要设备立即由应急电源供电。应急电源功率稍大于重要用电设备所需要的总功率。