Ch8 飞机直流配电系统 小结 § 8-2 直流电网的计算 § 8-1 飞机直流配电系统的构成与分类 § 8-3 直流电网的保护 § 8-4 飞机电气综合检测系统 Ch8 飞机直流配电系统 ξ8-1 飞机直流配电系统的构成与分类 一．飞机电网的构成 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源 ?用电设备输入端 电源系统：电能产生、变换、控制、保护 电源 ?电源汇流条 输配电系统（配电系统/电网） 电能输送、分配、控制、保护 电源汇流条? 用电设备输入端 导线（电缆）：线芯，绝缘层、线束 配电装置：按纽，继电器、接触器， 终点式、凸轮式开关 保护装置：保险丝、自动开关 检测仪表 滤波、屏蔽、搭接电路 二．对飞机配电系统的要求： 1．高可靠性，强生命力：排除故障，限制故障范围 2．保证用电设备端电能质量。 3． 重量轻 4．易于安装、检查、维修和改装。 5． EMI：接地、滤波、屏蔽，抗干扰能力强。 三．单线制和双线制电网 单线制优点：重量轻、电压损失小、连接次数少、开 关尺寸小、使用安装方便、消除导线与 机体间的静电感应。 缺点：易发生对地短路。 双线制 ：复合材料机体，机体不导电。 导线接地不会引起短路故障，可靠性高 1. 集中配电 ——小型飞机 ? 中央配电盘：电能全部接到该配电盘。 ? 优点：简单、电压稳定、易于检查排故。 ? 缺点：短路故障面积大，影响大。 电网重量大。 中央配电盘复杂。 三种：集中、混合、分散。 四．配电方式 供电网： 电源汇流条到用电设备汇流条。 配电网：用电设备汇流条到用电设备。 2．混合配电——中、大型飞机 ?结构： （ 1）单电源汇流条，多设备汇流条。 ↓↓ 设在大功率设备附近 用电设备集中处 （ 2）多电源汇流条，多设备汇流条。 ?优点：结构简单、功能分散、易检修、电网重量轻。 ?缺点：用电设备端电压变化大。 ?应用：中大型飞机。 3．分散独立配电 ?结构：多组集中配电，组与组间不接通，仅在一组电 源故障后，负载转换。 ?优点：短路影响范围小，可靠性高。 ?缺点：大负载起动时电压脉动大，故障转换时中断供 电。 5 34 2 6 （a） 5 34 6 （b） 7 7 6 55 1 3 5 7 4 2 （c） 五．直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 1．开式： 电能仅从一个方向传到用电设备汇流条。 特点：结构简单，重量轻，但可靠性、连续性、生 命力差，电能质量差。 2．闭式：二个或二个以上方向供电 电能从多个方向传到用电设备汇流条。 3．混合式 CJ 1 2 3 4 5 1B 2B 3B 4B 图8－2 单台起动发电机的辐射式配电系统 六．配电系统的控制方式： 常规：输电线全部引入配电盒（座舱中），由飞行员 操纵断路器。 遥控：配电盒靠近设备，座舱引入 控制线和控制开关。 固态：通过计算机控制的多路数据总线传递控制信号 和状态信息，用固态功率控制器对用电设备进 行控制。 ξ8-2 直流电网的计算 一 .电网计算的任务 ?确定流过导线的电流和节点电压 ，以便选择导线截面 积和选择保护器。 ?稳态和暂态计算：正常和故障。 ?导线的选择依据： 发热状态（电网工作安全性） 电压损失（导线压降） （用电设备端电能质量） 机械强度（自身重量） ?供电质量是一个重要考虑方面：影响设备的性能和重量。 输配电系统 /电网: 电源汇流条? 用电设备输入端 构成：导线、配电装置、保护器 ?供电质量是一个重要考虑方面：影响设备的性能和重量。 调节点电压： 28.5V 调节器误差: ±1.2V ? 调节点变化 : 27.3V~29.7V 线路压降 : 0~3V ? 用电设备端压: 24.3V~29.7V 调节精度 : 27V ±10% 1) 提高电源稳压精度: 成本高 2) 降低线路压降: 线粗,重 二 . 按发热选取导线的截面积 1 计算电流 开式电网：由负载确定。 闭式电网： 负载线容易确定。 汇流条间连线： （ 1）电流比较难以确定 :电流分配与各段导线电阻有 关，而导线R又是 S的函数。 （ 2） 逐次逼近法求解: 先假定S，计算电流分配，再 按导线发热和电压降修正 S。 2 工作条件 散热： 导线越粗，I越大，但并不按比例加大。 ↓ 允许 J越小，∵散热差。 0.5mm 2 ， 14A， J=28A/mm 2 ； 2.5mm 2 ， 40A， J=16A/mm 2 ； 允许工作温度：导线材料耐热性能，t高 J大。 成束导线：线束直径大，则散热困难 , J小。 负荷率：线束内同时载流的导体数与该线束总导体 数之比。负荷率越高，允许导体载流量小。 经常发热和通电的在线束外层。 环境：发动机舱，客舱。 工作时间：短，载流量大。 3 专用标准： HB5795 《航空电线载流量表》 三 . 按允许电压损失计算 1 电压损失计算： 线路压降：导线电阻压降、固定或活动触点的 接触压降 集中用电设备 ∑∑ == γ == ++=? n i ii n i ii nn lI S rI rIrIrIU 11 2211 1 ....... S I 1 I 2 I 3 I n-1 I n I 1 I 2 I 3 I n-1 I n I 1L I 2L I (n-1)L I nL 四 . 按机械强度 小电流导线，最小导线线面积。 五 . 短路电流计算：与短路点有关系。 选择电网保护器 2 根据 允许△U确定 ，从而确定 S。 3 与按发热计算的比较：取大者。 i r ξ 8-3 直流电网的保护 一 电网保护基本要求 选择性：只切除故障部分，切除部分越少越好。 快速性：防止故障蔓延 减小短路故障引起的导线热应力 减小电网电压降低的时间 灵活性：保护器对保护范围内的故障或不正常状态的 反应能力 三 . 保护器的选择 ? TB用于导线保护 GB用于过载保护，短路保护 ZKC：介于TB和 GB之间。 ?保护器的特性稍低于保护对象的特性（损伤特性）： 最大限度的利用保护对象的热特性。 ?热保护器/电流保护器的缺陷：环境条件影响。 二 . 电网保护器 TB型普通保险丝：安秒特性，分断能力 GB型惯性保险丝：普通金属丝：大短路电流 粗铜片：长期过载保护。 ZKC自动保护开关：可回复，双金属体。 时间 (s) 1 2 0 1 I 2 I K I 电流I （ a） 选择性： 3 F 1 F 2 F 12 tt>> 3 t 12 ii>> 3 i 要求 动作， 、 不动作。 动作电流相同，时间不同。 动作电流不同。 ξ8-4 飞机电气综合检测系统 一 常规配电和固态配电 固态配电：以 μ p为中心，多路数据总线和 固态或混合 式功率控制器构成。 又称：飞机电气综合控制系统。 （ 1）轻；（2）容错，电网重构；（ 3）负载自动管理； （ 4） SSPC：能实现电流检测，提供开关状态信息，不 是热保护；（5）自检测功能。 二 . 飞机综合电气控制系统的构成 电气系统处理机 ESP：控制电源系统的运行和停止， 负载检测，总线控制、协调、显示、通讯。 电气系统监控机 EMP：一般采用双机冗余，一台主控，一台监 控 GCU： 控制发电系统。 电气负载管理中心（ ELMC） ：配电中心（汇流条）， SSPC， 埋入式终端→（总线接口、微处理器其他接口） 远程终端 RT（相当于BPCU ）：汇流条监测，外电源监测， 周边负载管理。 1 飞机直流配电系统的构成与分类 飞机供电系统：电能产生、变换、输送、分配 电源系统、输配电系统 2 单线制和双线制电网优缺点 3 集中、混合、分散配电方式 4 直流供电网 ： 开式、闭式、混合式 5 配电系统的控制方式：常规、遥控、固态 小结 6 导线的选择依据：发热状态、电压损失、机械强度 7 电网保护基本要求：选择性、快速性、灵活性 8 电网保护器： TB型普通保险丝、 GB型惯性保险丝、 ZKC自动保护开关 安秒特性 9 选择性：动作电流相同，时间不同。 动作电流不同。 10 固态配电：以μ p为中心，多路数据总线和 固态或混合 式功率控制器构成。 小结