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飞机恒频交流的电源

时间:2022-05-29 02:18:34 作者:凯时国际 来源:凯时娱乐

  1946年,美国发明了液压恒速传动装置(简称CSD),它将变化的航空 发动机 的转速转换为恒定的输出转速传动交流发电机,从而使发电机的工作额率恒定。大多数飞机恒频交流电源的电压为115/200 V,频率为400 Hz。

  由恒速传动装置、交流同步发电机和控制器构成的电源称为恒速恒频电源,简称CSCF电源。CSCF 电源经历了三个发展阶段。

  液压恒速传动装置、有刷同步发电机和机电式控制保护器构成的CSCF电源为第一阶段。

  20世纪50年代后期液压恒速传动装置发展为齿轮差动液压恒速传动装置,有刷同步电机发展为具有旋转整流器的无刷同步发电机,机电式控制保护器发展为磁放大器的电磁式控制保护器,CSCF电源进入发展的第二阶段。由于恒速传动装置及发电机和控制技术的发展,交流电源系统的技术性能、可靠性和维修性均得到了大幅度提高。

  20世纪60年代后期、70年代初开始了CSCF电源发展的第三阶段,组合传动 发电机 诞生了,简称 IDG。IDG将恒速传动装置和发电机组合在一起,从而进一步简化了结构,提高了电源的功率密度。IDG中的发电机采用了以下技术:(1)采用铁钻钒高导磁软磁材料,其饱和磁感应强度为2.4 T,比硅钢片的1.8 T高很多;(2)电机由风冷转为借用CSD中的滑油冷却,冷却方式为喷油,油雾直接将导体和铁心的热量带走;(3)油雾同时润滑与冷却了轴承,电机转速从6 000 r/min、8 000 r/min增加到12 000 r/min或24 000 r/min;(4)绝缘材料改为C级,采用聚酰亚胺绝缘线、绝缘纸和绝缘套管。由于电机冷却效率提高,CSCF电源的技术指标也得以改善。如第一、二代CSCF电源额定容量为30 kV·A,过载容量为60kV·A,IDG则常将额定容量标为30/45 kV· A,表示额定容量为30 kV· A的发电机可在45 kV.·A时长期工作,过载容量为2X30 kV·A=60kV· A。表明喷油冷却比强迫风冷效果好得多。

  IDG发电系统的控制保护器最初为晶体管式,后来改为集成电路式,之后发展到具有微型计算机的发电机控制器(GCU),GCU具有机内自检测(简称BIT)、运行状态信息存储和与上级计算机通信等新的功能,进一步提高了发电系统的可靠性和维修性。

  CSCF交流电源的恒速传动装置CSD是个精密的机械和液压部件,生产、使用和维修均十分精细和复杂。因此在20世纪60年代固态功率电子器件产生后即开展了变速恒频电源(简称VSCF)的研究。VSCF电源的发电机直接由航空发动机传动,产生变频交流电,然后通过晶闸管功率变换器将变频交流电转换为400Hz交流电。1972年第一台飞机变速恒频电源装机开始使用,现在美国FA-18战斗机仍装备这种电源。采用晶闸管变换器的VSCF电源通过晶闸管直接将变频交流转变为恒频交流,故称交-交型VSCF电源。与之相对的还有交直-交型VSCF电源,该电源的变换器由两部分构成,一是整流电路,将变频交流电转为直流电,二是逆变器,将直流电转换为400 Hz交流电。整流器常由二极管构成,逆变器则由大功率晶体管(GTR)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成,如图所示。

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