轉(zhuǎn)換配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要：配電系統(tǒng)是飛機(jī)重要的組成部分，對(duì)于無法并聯(lián)的獨(dú)立配電系統(tǒng)，運(yùn)用轉(zhuǎn)換配電將故障電源隔離，并將該匯流條轉(zhuǎn)接到其他正常電源上，以提高飛機(jī)可靠性。文章就某四發(fā)飛機(jī)交流電源系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的自動(dòng)轉(zhuǎn)換配電系統(tǒng)，使用六個(gè)一路轉(zhuǎn)換接觸器和五個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)全部轉(zhuǎn)換，減輕了配電重量。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)換配電；飛機(jī)

1 引言

飛機(jī)上交流電源并聯(lián)難度較大，目前國內(nèi)采用交流供電的多發(fā)飛機(jī)，大都使用轉(zhuǎn)換配電，轉(zhuǎn)換配電具有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)之間不需要設(shè)置自動(dòng)負(fù)載均衡電路和有功、無功負(fù)載分配電路，使發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、保護(hù)電路較為簡單；用電設(shè)備的接通、斷開只影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)相關(guān)的負(fù)載，對(duì)其它發(fā)電機(jī)的負(fù)載沒有影響；系統(tǒng)故障電流較小，對(duì)斷路器分?jǐn)嚯娏髂芰σ筝^低；不會(huì)由于發(fā)電機(jī)之間的環(huán)流而引起系統(tǒng)輸出功率下降。

2 飛機(jī)電源和負(fù)載情況介紹

該大型飛機(jī)采用混合電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)由四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的12臺(tái)發(fā)電機(jī)及其配套的發(fā)電機(jī)控制器組成。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流起動(dòng)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)。四臺(tái)交流發(fā)電機(jī)是直接由發(fā)動(dòng)機(jī)剛性傳動(dòng)，頻率不一致，無法并聯(lián)。機(jī)上交流負(fù)載多是大電流加溫負(fù)載，對(duì)電源品質(zhì)要求不高。

2.1 交流主電源

四臺(tái)12KVA 115V 400Hz單相交流發(fā)電機(jī)及其配套發(fā)電機(jī)控制器。

2.2 二次電源

一臺(tái)靜止變流器 額定電壓28V，主輸出單相115VAC，輔助輸出36VAC，額定頻率400Hz，額定功率750VA。

2.3 地面交流電源

115V 400Hz 200A單相交流電源，通過地面電源插座連接到飛機(jī)上。

2.4 負(fù)載情況介紹

2.4.1 關(guān)鍵大負(fù)載：四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳加溫，單臺(tái)加溫功率7KVA，因?yàn)楣β氏拗疲瑢赏獍l(fā)和兩內(nèi)發(fā)輪流加溫。實(shí)際使用功率為14KVA。必須由兩個(gè)匯流條供電。

2.4.2 兩塊風(fēng)擋玻璃加溫，每塊功率3KVA，共6KVA。

2.4.3 其余用電設(shè)備功率較小，略。

2.4.4 飛機(jī)用電設(shè)備按其在飛機(jī)任務(wù)中的重要性可分為一般用電設(shè)備、重要用電設(shè)備和關(guān)鍵用電設(shè)備。一般用電設(shè)備是用于改善飛行條件而不影響飛行任務(wù)和安全的設(shè)備，如食品柜等，在電源出現(xiàn)故障，導(dǎo)致容量不夠時(shí)，優(yōu)先切除一般用電設(shè)備。重要用電設(shè)備是指飛機(jī)完成任務(wù)所必須的用電設(shè)備，如救援飛機(jī)中的搜索雷達(dá)等設(shè)備。關(guān)鍵用電設(shè)備是飛機(jī)安全飛行和著陸所必須的設(shè)備如飛行控制、應(yīng)急通訊和著陸系統(tǒng)等。

3 配電系統(tǒng)介紹

在進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)負(fù)載統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，合理分配各匯流條的負(fù)載，設(shè)三個(gè)正常匯流條分別是1、3、4號(hào)發(fā)電機(jī)匯流條和一個(gè)應(yīng)急匯流條。

因?yàn)槁菪龢訙毓δ荜P(guān)系到飛機(jī)飛行安全（結(jié)冰環(huán)境），功率較大，占單臺(tái)發(fā)電機(jī)功率50%以上，工作時(shí)需要不斷自動(dòng)切換（輪流加溫）。而且交流電源系統(tǒng)無法并聯(lián)，所以對(duì)匯流條電壓沖擊較大且頻繁，使該匯流條上不適合同時(shí)給其他小功率用電設(shè)備供電。設(shè)置1號(hào)發(fā)電機(jī)匯流條給1、3發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳及正駕駛風(fēng)擋玻璃加溫供電，4號(hào)發(fā)電機(jī)匯流條給4、2發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳及副駕駛風(fēng)擋玻璃加溫供電，保證兩外發(fā)或兩內(nèi)發(fā)同時(shí)加溫。其余交流負(fù)載由3號(hào)發(fā)電機(jī)匯流條供電。

具體轉(zhuǎn)換邏輯如下：（1）正常工作時(shí)，1、3、4發(fā)電機(jī)分別給對(duì)應(yīng)的匯流條供電，3號(hào)匯流條還給應(yīng)急匯流條供電，2號(hào)發(fā)電機(jī)為熱備份。（2）當(dāng)僅一臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)：故障發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的主接觸器自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，該故障發(fā)電機(jī)被斷開，匯流條轉(zhuǎn)由其它發(fā)電機(jī)供電。需要特別注意的是，當(dāng)四號(hào)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，除對(duì)應(yīng)主接觸器BTB4跳轉(zhuǎn)外，接觸器BTB5也跳轉(zhuǎn)，3號(hào)發(fā)電機(jī)給四號(hào)匯流條供電，3號(hào)匯流條轉(zhuǎn)由2號(hào)發(fā)電機(jī)供電。（3）當(dāng)僅兩臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，除故障發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的主接觸器跳轉(zhuǎn)外，接觸器BTB6和繼電器BTB7也同時(shí)跳轉(zhuǎn)。保證1、4匯流條供電，3號(hào)匯流條斷開，應(yīng)急匯流條轉(zhuǎn)由靜止變流器供電。（4）當(dāng)三臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，3號(hào)匯流條斷開。如果僅剩下1或4號(hào)發(fā)電機(jī)正常，則只有對(duì)應(yīng)的匯流條有電；如果僅剩下2或3號(hào)發(fā)電機(jī)正常，則1和4號(hào)匯流條同時(shí)有電，發(fā)電機(jī)過載跳開。

4 結(jié)束語

該配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足飛機(jī)需求，匯流條分配合理，電網(wǎng)轉(zhuǎn)換線路少，節(jié)省重量；轉(zhuǎn)換邏輯簡單、可靠。但該配電系統(tǒng)仍然存在缺陷：當(dāng)三臺(tái)發(fā)電機(jī)故障，僅剩2號(hào)或3號(hào)發(fā)電機(jī)正常時(shí)，1號(hào)和四號(hào)匯流條同時(shí)被供電，發(fā)電機(jī)容量卻不夠，被迫斷開，電能未得到運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1]GJB 181A-2003 飛機(jī)供電特性[S].

[2]嚴(yán)東超.飛機(jī)供電系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[3]馬述訓(xùn).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)-電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)16冊(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1999.

[4]嚴(yán)仰光，謝少軍.民航飛機(jī)供電系統(tǒng)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1998.