飞机直流电源调压器资料.docVIP

第三章 飞 机 直 流 电 源 3.1 概 述 低压直流电源是飞机上较早使用的一种电源，具有结构简单、使用维护方法成熟、有起动发电双功能等特点，因此现在仍得到广泛应用。电源调节点额定电压为28.5V，汇流条电压为27.5V，蓄电池额定电压在24V左右，视所用电池类型而变化。 高压直流电源是70年代发展起来的新型电源，汇流条额定电压为270V，此值和115/220V三相交流电经桥式整流后的电压相同，这样高压直流电源可和115/220V三相交流电源相容。高压直流电源的主电源是发动机直接传动的无刷直流发电机，辅助电源是辅助动力装置传动的直流发电机，应急电源为蓄电池或应急发电机。 3.2 飞机直流发电机 3.2.1飞机直流发电机的特点 飞机低压直流发电机的标称电压为30V，额定电流有100，200、300、400和600A多种，相应的额定容量为3、6、9、12和18kW。6kW及其以上者有直流发电机与直流起动发电机两种，国产的型号为ZF和QF。 飞机直流发电机的传动端为法兰盘结构，通过凸缘定位与航空发动机附件机匣连接，这种结构便于装拆，减小需用空间。非传动端端盖由铝合金铸成，以减小重量，它的轴承室压有钢衬套，以免端盖和转轴材料不同引起热膨胀系数不同，使轴承受到挤压而降低寿命。 为减小发电机扭转振动引起的疲劳和破坏，飞机直流发电机常用复合轴，电枢铁芯和换向器压装在空心轴上，它承受重力、单向磁拉力，并传递扭矩。空心轴内的软轴由强度高、弹性好的弹簧钢制成，用于传递扭矩和吸收扭转振动能量。 提高发电机最低工作转速是减轻电机重量的有效方法，现用飞机直流发电机的最低工作转速在3800r/min以上，有的达5500r/min。 提高电磁负荷是减轻电机重量的另一有效方法。飞机直流发电机的气隙磁感应强度达0.7T（特斯拉），线负荷在300A/cm以上，电枢绕组电流密度达20A/mm2，电刷电流密度约30A/cm2。电枢的铁芯用损耗小、导磁好的硅钢片叠成，并经真空退火或氢气退火处理，以提高磁性能。采用单面漆或氧化膜等绝缘工艺，减小涡流损耗。采用绝缘性能好、强度高和导热性好的薄质绝缘材料，提高绝缘等级。 改善电机换向，减少电刷火花是飞机直流发电机可靠工作的重要条件。飞机直流发电机电磁负荷高、转速高，又必须在高空大气稀薄条件下工作，换向条件较差，因此必须采取改善换向的措施。主要措施有： ①采用反作用刷架使电刷所受摩擦力与弹簧切向力达到平衡，以便让电刷在刷盒内自由转动，改善电刷和换向器间的接触。 ②增加电刷压力也是使电刷与换向器间有良好接触的方法，一般压力为500～600g/cm2，有的达750～900g/cm2。 ③采用复合电刷，增加换向回路电阻。电刷内加入铅或二氧化锰等物质，减少高空因氧气和水蒸气少而引起的电刷急剧磨损。 大多数飞机直流发电机有附加极，有的甚至有补偿绕组，有的用半数附加极以减轻重量。飞机直流发电机大都采用迎面气流冷却，它也带有风扇，以便在地面时冷却用。 表3–1出了几种国产飞机直流发电机的重量功率比。随电机容量的增大，重量功率比减小。 表3－1飞机直流发电机的重量功率比 型号 ZF-9 ZF-12 ZF-18 QF-6 QF-12 额定功率（kW） 9 12 18 6 12 重 量（kg） 24 28.6 41.5 23 31 单位重量（kg/Kw） 2.67 2.34 2.23 3.38 2.58 3.2.2 飞机直流发电机的工作特性 由航空发动机传动的飞机直流发电机在宽广的转速范围内工作，一般用最低，中等和最高三个典型转速下的特性来描述电机。图3–1是18kW并励飞机直流发电机的空载特性，外特性、调节特性和有电压调节器时的外特性曲线。 由空载特性可见，低转速时电机主磁路较饱和，高转速时则不饱和。某些有半数附加极的飞机发电机在低转速时满足直线换向条件，转速升高后，主磁路不饱和了，在同样附加极的磁势作用下，极下磁通增大，导致超越换向，而超越换向元件的电枢反应有增磁作用，使调节特性在轻载时下凹，会使电压调节器工作不稳定，故应限制下凹量。 没有电压调节器的发电机可能输出的最大电流叫临界电流。带电压调节器的发电机可能输出的最大电流称极限电流。这两个电流决定了电机的过载能力，由图3—1(b)和(d)可见，电机转速高，电气过载能力强。过载能力还受电刷位置和换向情况的影响。电刷不在几何中心线，有直轴电枢反应，去磁反应使过载能力减小，增磁反应则增大。临界电流还受换向好坏和电机工作温度的影响。 有的飞机直流起动发电机有补偿绕组，它使电机结构复杂了，成本提高。但补偿了电枢反应，减小了负载时电机气隙磁场的畸变，气隙也可小些，从而减小了励磁功率。并使发电机有足够的饱和度，减弱了换