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8.3.5 直流电源系统的优缺点
直流电源系统主要有以下优点：
（1）直流电能可以用电瓶储存，使直升机在失去主电源后，能由电瓶供电而安全着陆；
（2）容易实现并联供电，提高供电质量；
（3）直流电源系统供电简单，只需一根导线，另一端接机体；
（4）直流电机的起动力矩比交流电机大；且能实现启动机和发电机合二为一，从而减轻重量；供电电
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压低（28V），对人员比较安全；
（5）控制保护设备简单；电源系统的重量相对比较轻。
但直流电源也有其缺陷，主要表现在：
（1）高空换向困难（对直流发电机）；电压变换困难，变换效率低；
（2）产生噪音和干扰（电刷和换向器）；
（3）功率小，一般单机容量不超过13.5kW；功率/重量比小，直流启动发电机的功率/重量比仅为0.7，
而变频交流电源为2.5，恒速恒频交流电源为1.9。
8.3.6 直流电源系统的质量要求
为了保障飞行安全，在直升机上安装的直流电源系统必须满足适航条例规定，所有运输机必须有直流
应急电源系统（电瓶），并保证在主电源失效后至少能飞行半小时。直流电源系统应分为主电源系统和应急
电源系统。对电压的具体要求如表8-1 所示。
表8-1 直流电源质量要求
主电源系统（V） 应急电源系统（V）
电源汇流条电压26～29 20～29
允许电压降－2/＋0 －2/＋0
正常电压范围24～29 －
应急电压范围— 18～29
过欠压保护±3（21～32） －
电压波动＜2V
欠压时（电压低于21V），采用4-7 秒固定延时，切断发电机输出。过压采用反延时（电压超过32V），
即电压越高，延时时间越短。过压时切断发电机输出和励磁，以保护发电机本身和负载。另外，直流电源
系统还具有短路保护功能。
第8.4 节交流电源系统
交流电源系统与直流电源系统相比，主要有以下优点：
（1）发电机没有换向问题，减少了噪音、电磁干扰和维护工作量；
（2）电压变换容易，适用于不同电压等级的用电设备；
（3）交流电经变压整流器很容易变成低压直流电，且转换效率高；
（4）发电机输出功率大，最大可超过150kVA；
（5）输出电压高，使配电导线重量下降。
交流电源的不足之处是：
（1）并联供电比较困难；
（2）恒频电源系统需要恒速传动装置或变频设备或恒速发动机；
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（3）交流电机起动力矩比直流电机小；
（4）交流电不能象直流电一样用电瓶储存起来。
由于交流电源优点突出，目前大重型直升机上都采用交流电源系统。
8.4.1 交流电源系统的分类
航空交流电源系统主要有三种形式：变速变频交流电源系统（VSVF），恒速恒频交流电源系统（CSCF）
和变速恒频交流电源系统（VSCF）。
1．变速变频交流电源系统（VSVF）
在变速变频交流电源系统中，交流发电机是由发动机通过减速器直接驱动的，见图如8-23（a）。这
种电源输出的交流电的频率随发动机转速变化而变化。
图8-23（a） 变速变频电源系统方块图
这种系统不需要恒速传动装置，结构简单，可靠性高，维护工作量小，重量轻。不足之处是：由于频
率的变化，对电机类用电设备的要求随之提高。需要恒频交流电的场合，由逆变器提供。
2．恒速恒频交流电源系统（CSCF）
在恒速恒频交流电源系统中，发电机是通过恒速传动装置（CSD）驱动的，因此发电机输出恒频交流电。
如图8-23（b）。
图8-23（b） 恒速恒频电源系统方块图
恒速恒频电源系统的优点是：恒频交流电对航空器上的各种负载都适用，配电简单；恒频交流电源系
统可以单台运行，也可以并联运行，以提高供电可靠性和供电质量。不足之处是：CSD 增加了重量和成本，
功率/重量比小于变速变频电源系统。
3．变速恒频交流电源系统（VSCF）
由于CSD 结构复杂，成本高，维护比较困难，随着电力电子技术的发展，目前已研制成功了变速恒频
电源系统。见图8-24（c）。
图8-24（c） 变速恒频交流电源系统方块图
该系统不用CSD，发电机由发动机直接驱动，发电机输出的变频交流电经整流器整流成直流电，再由
逆变器将直流电变成恒频交流电。
变速恒频交流电源系统的主要优点是：取消了CSD，重量有所减轻。不足之处是：允许的工作环境温
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度比较低，过载能力差，结构复杂，可靠性相对较低，维护比较困难。
8.4.2 恒速恒频交流电源系统的基本要求
目前，绝大多数现代运输机和直升机上都采用恒速恒频交流电源系统作为主电源，运输机上通过恒装
实现恒速；而直升机发动机转速基本恒定，发电机连接在主减速器上，一般不需要CSD，发电机输出频率
基本保持不变。因此，本章重点介绍恒速恒频交流电源系统，不讨论恒装的工作。
根据国际航空电源标准（ISO1540），航空恒频交流电源应满足如下要求：
表8-2 恒频交流电源参数
交流电源参数主汇流条应急汇流条
额定电压（相） 115 V 115 V
允许电压范围108V～118V 104V～122V
过压保护＞132V —
欠压保护＜ 98V —
电压
三相电压不平衡＜3V ＜4V
额定频率400Hz 400Hz
允许频率范围380 Hz～420 Hz 360 Hz～440 Hz
过频保护大于430 Hz —
频率
欠频保护小于370 Hz —
理想波形正弦波正弦波
波形总谐波＜5% ＜5%
单次谐波＜4% ＜4%
相位正常三相相位差120° 120°
允许相位差118°～122° 118°～122°
8.4.3 交流发电机的结构和工作原理
在直升机交流电源中，普遍采用同步发电机。同步发电机类型可以根据其励磁方式来划分。按励磁系
统结构中是否带有电刷，可分为有刷交流发电机和无刷交流发电机两大类。每一类中又包含自励和他励两
种方式。由于有刷交流发电机存在输出功率小、可靠性差、维护工作量大的缺点，目前直升机上大多采用
无刷交流发电机。
对直升机交流发电机励磁系统的基本要求是：起激可靠，短路时具有瞬时强激磁能力，从而保证保护
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