飞机低压直流电源系统飞机低压直流电源系统副标题构成直流发电机调压器控制保护器航空蓄电池等3.1 主要技术指标 GJB181A-2003图3-1、图3-2电启动工作状态：1229V 3.2 3.2 直流发电机直流发电机直流发电机直流发电机特性特性特性特性 飞机用的发电机分为直流和交流两大类，工作原理与工业用电机相同飞机发电机的主要特点是：飞机发电机的主要特点是：工作在高空、高速、冲击等恶劣的环境条件下工作在高空、高速、冲击等恶劣的环境条件下由转速变化范围很大由转速变化范围很大(2:1)的航空发动机来传动的航空发动机来传动为减小重量功率比而采用更有效的冷却系统和为减小重量功率比而采用更有效的冷却系统和优质材料优质材料飞机发电机飞机发电机飞机发电机飞机发电机(aircraft electric (aircraft electric generator)generator) 直流发电机直流发电机交流无刷发电机交流无刷发电机直流无刷发电机直流无刷发电机永磁发电机永磁发电机 主电源：直发, 28.5V（调节点），27.5V（汇流条）辅助和应急电源：蓄电池 24V二次电源：旋转变流机、静止变流器LVDC：结构简单，成熟，起动发电。
HVDC： 270V主电源：无刷直发辅助电源：APU传动的直流发电机 应急：蓄电池，应急发电机3.2 3.2 飞机直流发电机特性飞机直流发电机特性飞机直流发电机特性飞机直流发电机特性 标称电压为标称电压为标称电压为标称电压为30V30V，额定电流有，额定电流有，额定电流有，额定电流有100100，200200、300300、400400和和和和600A600A多种，相应的额定容量为多种，相应的额定容量为多种，相应的额定容量为多种，相应的额定容量为3 3、6 6，9 9、1212和和和和18kW18kW型 号ZF-9ZF-12ZF-18QF-6QF-12额定功率（kW）91218612重 量（kg）2428.641.52331单位功率重量（kg/Kw）2.672.342.233.382.58表3.2.1飞机直流发电机的重量功率比直流发电机直流发电机飞机直流发电机的结构特点传动端：法兰盘，凸缘定位，便于拆卸，减小需用空间非传动端：铝合金端盖，轴承，轴承与端盖间用钢衬套 复合轴：空心轴：重力，拉力，扭矩软轴：弹簧钢，扭矩，吸收扭转振动能量二、直流发电机工作原理二、直流发电机工作原理二、直流发电机工作原理二、直流发电机工作原理线圈切割磁力线产生线圈切割磁力线产生交变电动势交变电动势 利用整流子把交变电动势变为利用整流子把交变电动势变为脉动电动势脉动电动势 增加线圈匝数和整流片片数，可得较大、较增加线圈匝数和整流片片数，可得较大、较平稳的平稳的直流电动势直流电动势 E = CEn 直流发电机的电动势直流发电机的电动势发电机发电机电动势电动势发电机发电机转速转速每磁极每磁极下磁通下磁通结构结构常数常数E=CEn=直流发电机的励磁直流发电机的励磁直流发电机的励磁直流发电机的励磁 大部分飞机直流发电机均为两用的起动/发电一体机，即利用直流电机的可逆原理，在喷气发动机起动时由地面电源（或机上蓄电池）供电，在电动机运行状态下起动发动机。
激磁方式为复激转串激当转速达到一定值时，激磁改为并激，电机转入发电状态，提供机上直流电能磁通磁通磁通磁通电动势电动势电动势电动势端电压端电压端电压端电压励磁电流励磁电流励磁电流励磁电流励磁励磁励磁励磁 并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激发电条件发电条件发电条件发电条件 并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激并励式直流发电机自激发电条件发电条件发电条件发电条件 发电机的磁极要有发电机的磁极要有剩磁剩磁励磁励磁电流产生的磁场方向与电流产生的磁场方向与剩磁场的剩磁场的方向方向相同相同励磁励磁电路的电路的电阻电阻不能过大不能过大最低最低转速转速不得低于某临界值不得低于某临界值整流式直流发电机整流式直流发电机 直流发电机由于具有电刷和换向器，限制了它的高空性能和可靠性，整流式直流发电机可以有效地克服这些缺点整流式直流发电机整流式直流发电机分类分类变频交流发电机整流变频交流发电机整流（有刷）（有刷）无刷直流发电机无刷直流发电机变频交流发电机整流（有刷）变频交流发电机整流（有刷）变频交流发电机整流（有刷）变频交流发电机整流（有刷）无刷直流发电机的无刷直流发电机的无刷直流发电机的无刷直流发电机的种类种类种类种类电磁式无刷直流发电机电磁式无刷直流发电机永磁式无刷直流发电机永磁式无刷直流发电机电磁式无刷直流发电机电磁式无刷直流发电机永磁式无刷直流发电机永磁式无刷直流发电机空载特性和调节特性曲线空载特性和调节特性曲线空载特性和调节特性曲线空载特性和调节特性曲线空载特性曲线空载特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线不带调压器不带调压器带调压器带调压器外特性：外特性：电流增加，电枢回路的电阻电压降上升，使端电压下降感应电势正比于每极磁通，电流增加，电枢反应的去磁作用会使每极磁通减少，使感应电势下降，端电压进一步下降。
对于 并励发电机，励磁绕组和电枢绕组并联，端电压的下降使励磁电流成正比的减少，每极磁通降低，感应电势和端电压进一步降低外特性ERLRa + RLU =外特性：n一定，励磁回路电阻rf为常数，U与IL 的关系他励直流发电机Uf 一定，If 一定，n一定时,E一定I L = U RLU = E I L Ra = Cen I L Ra0他励直流发电机电电流I（A）200400600(b)800100020压U（v）806040I L Ra电枢反Uf 一定，If 一定，n一定时,E一定U = E I L Ra = Cen I L RaI L = U / RLERLRa + RLU U =RL （1）外特性软于他励？自励发电机：U f = U ，If 随U变电枢电阻压降电枢反应去磁作用励磁电流下降使U进一步下降U = E I L Ra = Cen I L RaI L = U RLI f = U R f（2） 外 特 性 曲 线 有 内 凹 原 因 ？电流是增加还是减小关键看E、RL谁变化快？0电流I（A）200400600(b)8001000206040电压U（v）80RL U IfE UU=0E RL + RaI L = U RL =U = E I L Ra = Cen I L RaI f = U R f（2） 外 特 性 曲 线 有 内 凹 。
原 因 ？电流是增加还是减小关键 看E、RL谁变化快？0(b)电流I（A）2004006008001000604020电压U（v）80电压较高时：If大：磁路饱和IL小：电枢反应小E下降慢， IL上升：E RL + RaI L = U RL =U = E I L Ra = Cen I L RaI f = U R f（2） 外 特 性 曲 线 有 内 凹 原 因 ？电流是增加还是减小关键 看E、RL谁变化快？0(b)电流I（A）2004006008001000604020电压U（v）80电压较低时：IL大：电枢反应大E下降快， IL下降E RL + RaI L = U RL =U = E I L Ra = Cen I L RaI f = U R f（2）外特临界电流：转速一定时，最大Imax0电流I（A）200400600(b)8001000电压U（v）80604020E RL + RaI L = U RL =内凹段不稳定，RL U IfE UU=0I f = U R fU = E I L Ra = Cen I L Ra受调节，（1）U n 恒定（I f以保持U不变）（2） I一定值后不能稳压自然外特性。
3）与无调压器的区别：电压平稳0(d)电流I（A）电压U（v）Un带调压器的航空发电机U = E I L Ra = Cen I L RaU一定，E , I L 临界电极限电谁大？0(b)电流I（A）20040060080010004020电压U（v）80600(d)电流I（A）电压U（v）Un临界电流极限电 n越低， If 越大（同样IL ）Ifmin Ifmax 是设计0100200300400500600电流I(A)(C) 调节特性121086143. 调节特性n 一定，保持 U一定， IL与If 的关系U = E I L Ra = Cen I L Ra（A） If4000r/min6000r/min9000r/min调压器时的重要依据4212kW12kW起动发电机性能参起动发电机性能参起动发电机性能参起动发电机性能参数数数数 3. 3.3 3 直流发电机的电直流发电机的电直流发电机的电直流发电机的电压调节压调节压调节压调节引引引引 言言言言U = CEn - I R发电机发电机端电压端电压发电机发电机电枢电阻电枢电阻负载负载电流电流问：问：如果不采取措施，在飞行中发电机的如果不采取措施，在飞行中发电机的端端电压电压能否保持恒定能否保持恒定？为什么？为什么？ 宽转速稳压，宽转速稳压，调励磁电流调励磁电流电压调节器电压调节器电压调节器电压调节器功用：功用：在一定条件下自动保持在一定条件下自动保持发电机端电压基本恒定。
发电机端电压基本恒定电压调节器简称电压调节器简称调压器调压器连续均匀变化和脉冲式变化振动式调压器：早期，小功率电机1）励磁回路串加电阻电阻受电磁铁触点控制eU一定值，F，触点断开Rg串入，I f 触点吸合， 短路， 范围内变化U一定值， Fe Ff ，如此U在 U minU max振动式调压器：（2）特点：电压有一定变化范围，稳压精度不高有触点通断， 电流不能大，触点易损坏振动式调压器：碳片式调压器、晶体调压器有触点无触点3 调压器的基本构成检测：电磁铁线圈基准：反作用力弹簧比较：共同作用放大和执行：触点和Rg电压调节器电压调节器外特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线不带调压器不带调压器带调压器带调压器炭片式调压器炭片式调压器炭片式调压器炭片式调压器炭片式调压器的炭片式调压器的炭片式调压器的炭片式调压器的主要组成主要组成主要组成主要组成炭堆炭堆(炭柱炭柱)电磁铁电磁铁固定在电磁铁上的固定在电磁铁上的六角六角弹簧弹簧(或或板式控制弹簧板式控制弹簧)炭片式电压调节器炭片式电压调节器原理电路原理电路发电机转速增加或负载减小发电机转速增加或负载减小电磁铁线圈磁场电磁铁线圈磁场增强增强电磁铁吸力电磁铁吸力增大增大碳柱上的压力碳柱上的压力减小减小碳柱的电阻值碳柱的电阻值增加增加发电机励磁电流发电机励磁电流减小减小发电机励磁磁场发电机励磁磁场减弱减弱发电机输出电压发电机输出电压降低降低恢复到额定值恢复到额定值发电机输出电压发电机输出电压升高升高 精度低，功耗大，稳定性差，精度低，功耗大，稳定性差，受温度影响大。
受温度影响大温度补偿温度补偿1、炭片调压器只能、炭片调压器只能相对相对地使发电机电压恒定，地使发电机电压恒定，而不能绝对地将电压保持在某一数值而不能绝对地将电压保持在某一数值2、上述调节过程只有当发电机、上述调节过程只有当发电机转转速在正常工作范围内速在正常工作范围内和发电机的和发电机的负载不超过额定值负载不超过额定值时才能发生时才能发生晶体管电压调节器晶体管电压调节器晶体管电压调节器晶体管电压调节器晶体管电压调节器晶体管电压调节器功率管与发电机励磁绕组功率管与发电机励磁绕组功率管与发电机励磁绕组功率管与发电机励磁绕组的连接图的连接图的连接图的连接图 晶体管调压器晶体管调压器调压原理：调压原理：晶体管调压器的末级晶体管工晶体管调压器的末级晶体管工作于作于开关状态开关状态，通过改变末级晶体管的，通过改变末级晶体管的导导通比通比来调节发电机来调节发电机励磁电流励磁电流，从而保持发，从而保持发电机电压基本恒定电机电压基本恒定 晶体管电压调节器碳调：串 rc Ur f + rc maxUr f 。