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8.3.5 直流電源系統的優缺點
直流電源系統主要有以下優點：
（1）直流電能可以用電瓶儲存，使直升機在失去主電源后，能由電瓶供電而安全著陸；
（2）容易實現并聯供電，提高供電質量；
（3）直流電源系統供電簡單，只需一根導線，另一端接機體；
（4）直流電機的起動力矩比交流電機大；且能實現啟動機和發電機合二為一，從而減輕重量；供電電
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壓低（28V），對人員比較安全；
（5）控制保護設備簡單；電源系統的重量相對比較輕。
但直流電源也有其缺陷，主要表現在：
（1）高空換向困難（對直流發電機）；電壓變換困難，變換效率低；
（2）產生噪音和干擾（電刷和換向器）；
（3）功率小，一般單機容量不超過13.5kW；功率/重量比小，直流啟動發電機的功率/重量比僅為0.7，
而變頻交流電源為2.5，恒速恒頻交流電源為1.9。
8.3.6 直流電源系統的質量要求
為了保障飛行安全，在直升機上安裝的直流電源系統必須滿足適航條例規定，所有運輸機必須有直流
應急電源系統（電瓶），并保證在主電源失效后至少能飛行半小時。直流電源系統應分為主電源系統和應急
電源系統。對電壓的具體要求如表8-1 所示。
表8-1 直流電源質量要求
主電源系統（V） 應急電源系統（V）
電源匯流條電壓26～29 20～29
允許電壓降－2/＋0 －2/＋0
正常電壓范圍24～29 －
應急電壓范圍— 18～29
過欠壓保護±3（21～32） －
電壓波動＜2V
欠壓時（電壓低于21V），采用4-7 秒固定延時，切斷發電機輸出。過壓采用反延時（電壓超過32V），
即電壓越高，延時時間越短。過壓時切斷發電機輸出和勵磁，以保護發電機本身和負載。另外，直流電源
系統還具有短路保護功能。
第8.4 節交流電源系統
交流電源系統與直流電源系統相比，主要有以下優點：
（1）發電機沒有換向問題，減少了噪音、電磁干擾和維護工作量；
（2）電壓變換容易，適用于不同電壓等級的用電設備；
（3）交流電經變壓整流器很容易變成低壓直流電，且轉換效率高；
（4）發電機輸出功率大，最大可超過150kVA；
（5）輸出電壓高，使配電導線重量下降。
交流電源的不足之處是：
（1）并聯供電比較困難；
（2）恒頻電源系統需要恒速傳動裝置或變頻設備或恒速發動機；
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（3）交流電機起動力矩比直流電機小；
（4）交流電不能象直流電一樣用電瓶儲存起來。
由于交流電源優點突出，目前大重型直升機上都采用交流電源系統。
8.4.1 交流電源系統的分類
航空交流電源系統主要有三種形式：變速變頻交流電源系統（VSVF），恒速恒頻交流電源系統（CSCF）
和變速恒頻交流電源系統（VSCF）。
1．變速變頻交流電源系統（VSVF）
在變速變頻交流電源系統中，交流發電機是由發動機通過減速器直接驅動的，見圖如8-23（a）。這
種電源輸出的交流電的頻率隨發動機轉速變化而變化。
圖8-23（a） 變速變頻電源系統方塊圖
這種系統不需要恒速傳動裝置，結構簡單，可靠性高，維護工作量小，重量輕。不足之處是：由于頻
率的變化，對電機類用電設備的要求隨之提高。需要恒頻交流電的場合，由逆變器提供。
2．恒速恒頻交流電源系統（CSCF）
在恒速恒頻交流電源系統中，發電機是通過恒速傳動裝置（CSD）驅動的，因此發電機輸出恒頻交流電。
如圖8-23（b）。
圖8-23（b） 恒速恒頻電源系統方塊圖
恒速恒頻電源系統的優點是：恒頻交流電對航空器上的各種負載都適用，配電簡單；恒頻交流電源系
統可以單臺運行，也可以并聯運行，以提高供電可靠性和供電質量。不足之處是：CSD 增加了重量和成本，
功率/重量比小于變速變頻電源系統。
3．變速恒頻交流電源系統（VSCF）
由于CSD 結構復雜，成本高，維護比較困難，隨著電力電子技術的發展，目前已研制成功了變速恒頻
電源系統。見圖8-24（c）。
圖8-24（c） 變速恒頻交流電源系統方塊圖
該系統不用CSD，發電機由發動機直接驅動，發電機輸出的變頻交流電經整流器整流成直流電，再由
逆變器將直流電變成恒頻交流電。
變速恒頻交流電源系統的主要優點是：取消了CSD，重量有所減輕。不足之處是：允許的工作環境溫
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度比較低，過載能力差，結構復雜，可靠性相對較低，維護比較困難。
8.4.2 恒速恒頻交流電源系統的基本要求
目前，絕大多數現代運輸機和直升機上都采用恒速恒頻交流電源系統作為主電源，運輸機上通過恒裝
實現恒速；而直升機發動機轉速基本恒定，發電機連接在主減速器上，一般不需要CSD，發電機輸出頻率
基本保持不變。因此，本章重點介紹恒速恒頻交流電源系統，不討論恒裝的工作。
根據國際航空電源標準（ISO1540），航空恒頻交流電源應滿足如下要求：
表8-2 恒頻交流電源參數
交流電源參數主匯流條應急匯流條
額定電壓（相） 115 V 115 V
允許電壓范圍108V～118V 104V～122V
過壓保護＞132V —
欠壓保護＜ 98V —
電壓
三相電壓不平衡＜3V ＜4V
額定頻率400Hz 400Hz
允許頻率范圍380 Hz～420 Hz 360 Hz～440 Hz
過頻保護大于430 Hz —
頻率
欠頻保護小于370 Hz —
理想波形正弦波正弦波
波形總諧波＜5% ＜5%
單次諧波＜4% ＜4%
相位正常三相相位差120° 120°
允許相位差118°～122° 118°～122°
8.4.3 交流發電機的結構和工作原理
在直升機交流電源中，普遍采用同步發電機。同步發電機類型可以根據其勵磁方式來劃分。按勵磁系
統結構中是否帶有電刷，可分為有刷交流發電機和無刷交流發電機兩大類。每一類中又包含自勵和他勵兩
種方式。由于有刷交流發電機存在輸出功率小、可靠性差、維護工作量大的缺點，目前直升機上大多采用
無刷交流發電機。
對直升機交流發電機勵磁系統的基本要求是：起激可靠，短路時具有瞬時強激磁能力，從而保證保護
　
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