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飛機電源系統

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飛機電源系統由主電源、應急電源和二次電源組成，有時還包括輔助電源。主電源由航空發動機傳動的發電機、電源控制保護設備等構成，在飛行中供電。飛行中主電源發生故障時，蓄電池或應急發電機即成為應急電源。

飛機電源系統經歷了低壓直流、交流、高壓直流的發展過程,其中交流電源經歷了恆速恆頻、變速恆頻、變速變頻。

基本內容

組成：主電源、應急電源、二次電源

中文名稱：飛機電源系統

外文名稱：aircraft electrical generating system

作用：為飛機提供電能

系統組成

飛機電源系統由主電源、應急電源和二次電源組成，有時還包括輔助電源。主電源由航空發動機傳動的發電機、電源控制保護設備等構成，在飛行中供電。

當航空發動機不工作時（如地面測試時），主電源也不工作，這時靠輔助電源供電。飛機蓄電池或輔助動力裝置（一種小型機載發動機、發電機和液壓泵等構成的動力裝置）是常用的輔助電源。飛行中主電源發生故障時，蓄電池或應急發電機即成為應急電源。

機載用電設備要求較高的供電質量，電壓調整精度、頻率調整精度、交流電壓波形正弦度、電壓浪涌和尖峰等都有一定的技術標準。

通常一台發動機上有1～2台發電機，因此多發動機飛機上裝有許多台發電機。直流電源系統中的發電機都並聯工作。交流發電機有的並聯工作（如波音707飛機的4台發電機），有的不並聯工作（如「三叉戟」飛機的3台發電機）。不並聯工作的交流電源系統較為簡單;並聯繫統則比較複雜，但電源容量大，負載的波動對電源電壓和頻率的影響較小，故電能質量高，且不易中斷供電。

電源類型

飛機電源系統經歷了低壓直流、交流、高壓直流的發展過程,其中交流電源經歷了恆速恆頻、變速恆頻、變速變頻。

低壓直流電源系統

自1914年飛機上第一次使用航空直流發電機以來,飛機直流電源系統經歷了九十年的發展過程，其額定電壓由6伏、12伏，逐步發展為28伏的低壓直流電源系統，一直沿用至今。

主電源由直流並激發電機、電壓調節器、反流切斷器和過電壓保護器等構成。額定電壓為28.5伏，額定功率有3、6、9、12和18千瓦等數種。由變流機或靜止變流器把低壓直流電變換為交流電作為二次電源。

交流電源系統

恆速恆頻交流電源系統

主電源是由恆速傳動裝置和交流發電機構成的400赫、115/200伏三相交流電源系統。額定容量有20、30、40、 60、 90、120和150千伏·安等幾種。它用變壓整流器作二次電源，應急電源由飛機蓄電池或應急交流發電機構成。有的飛機上還有輔助動力裝置作為輔助電源。40年代開始使用恆速恆頻電源系統，後廣泛應用由組合傳動發電裝置構成的恆速恆頻交流電源系統。這種電源系統容量大、重量輕、工作可靠，適合於性能高、用電量大的飛機，如轟炸機、中遠程運輸機和殲擊機等。飛機交流電的頻率是400赫，比一般市電頻率高得多。電源頻率高可減小用電設備中的變壓器、扼流圈和濾波電容等電磁和電氣元件的體積；電動機轉速高、重量輕，能滿足陀螺儀等高速電動機的要求。頻率與發電機的轉速有關，受電機結構、強度、損耗和壽命等因素的限制。飛機上多用三相交流電，因為三相系統的電機利用率高、體積小，異步電動機的工作也可靠。

變速恆頻交流電源系統

由航空發動機直接傳動的無刷交流發動機和頻率變換器構成主電源的 400赫三相交流電源系統。二次電源、應急電源和輔助電源與恆速恆頻交流電源系統的相同，恆速恆頻電源系統中的恆速傳動裝置屬精度機械，使用維護困難，製造成本較高，自從50年代末功率半導體器件出現以後，人們開始研究用電子變頻器來代替。變頻器有兩種：一種是交-直-交型;另一種是交-交型。交-直-交型先將發電機的變頻交流電經整流電路變為直流電，再用逆變器變為400赫交流電，故這種電源系統又稱為具有直流環節的變速恆頻電源系統。 交-交變頻器直接將發電機產生的多相變頻交流電切換成400赫三相交流電。1972年第一套20千伏·安變速恆頻交流電源裝機使用，主要用在先進的殲擊機上。這種電源系統電能質量高，運動部件少，使用維護方便，可以構成無刷起動/發電雙功能系統。

變頻交流電源系統

變頻交流電源系統是最早在飛機上使用的交流電源系統。變頻交流電源系統中，交流發電機是由發動機通過減速器直接驅動的，因而輸出的交流電頻率隨發動機轉速的變化而變化。它主要用於裝有渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機的飛機或直升機上，並稱之為窄變頻交流電源系統。

混合電源系統

由低壓直流電源和變頻交流(有時為恆頻交流)電源構成主電源。應急電源用蓄電池，二次電源用變流機或靜止變流器。某些運輸機和直升機上加溫和防冰等設備用電量很大，它們的工作與電源頻率無關，可以使用變頻交流電。變頻交流電源系統由航空發動機傳動的變頻交流發電機和調壓保護器構成，比較簡單。由低壓直流電源系統供電給飛機上主要用電設備，且常用起動/發電機。有的飛機上用恆頻交流電的設備較多，則使用由恆頻交流電源系統和低壓直流電源系統構成的混合電源系統。

高壓直流電源系統

隨着功率電子器件、大規模集成電路和稀土永磁材料的發展，70年代開始研製額定電壓為 270伏的高壓直流電源系統。這種電源系統兼有低壓直流電源系統和交流電源系統的優點：效率高，重量輕，並聯和配電簡便，易實現不中斷供電，抗干擾能力強，不需要恆速傳動裝置，因而簡單、經濟、維護方便，但電路開關器件、電能變換裝置、功率轉換裝置及無刷直流電動機比較複雜。

電源功率選擇

飛機用電設備並不是在整個飛機過程中都同時工作的。飛機任務不同或同一任務的不同飛行階段使用的設備也不相同。不同設備對電能種類、質量和功率要求各不相同，而且工作時間也有差異。因此飛機電源系統的功率是按用電功率最大的飛行任務和飛行階段設計的。從供電可靠出發，民航飛機的電源功率比要求的功率大得多；軍用飛機為了減輕重量，電源功率僅略大於要求功率。對於起動/發電機，電機功率必須滿足起動發動機的要求。在多發電機飛機上，若有一台或若干台發電機發生故障，飛行控制系統、電動軍械等安全飛行和完成特定飛行任務所需的主要用電設備仍應正常工作，但必須切斷某些照明、加溫等次要用電設備的電源。在主電源全部損壞的危急情況下，陀螺地平儀、超短波電台等確保飛機安全返航或就近着陸的重要設備立即由應急電源供電。應急電源功率稍大於重要用電設備所需要的總功率。