飞机电源系统设计方案Word文件下载.docx
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成绩
学生2姓名
尹瑞
学生3姓名
陈志鹏
学生4姓名
洪彬彬
学生5姓名
许远翔
学生6姓名
朱元泽
1
设计题目
飞机电源系统电压故障保护电路的设计
设
计
内
容
(1)根据飞机电源系统的标准要求,设计交流电源/直流电源的过/欠压保护电路。
(2过压保护电路,包括检测电路、反延时电路和输出电路的设计(电路图、元件参数、工作原理)。
(3)欠压保护电路,包括检测电路、固定延时电路和输出电路的设计(电路图、工作原理等)。
(4)对
(2)电路进行仿真(如multisim、proteus等)。
(5)最终形成课程设计成品说明书。
设计
要求
(1)熟悉飞机电源系统的结构和工作原理以及交、直流电信号的检测方法,电路设计只需设计到故障信号输出部分,执行电路不需设计。
。
(2)能够用multisim、proteus等软件对指定电路进行仿真。
时间
安排
9月28日布置任务,了解设计内容,收集有关资料。
9月29日选择设计方案,设计相关电路,并计算参数。
9月30日绘制电路图,并进行仿真或实验研究。
10月12日提交课程设计说明书。
参考
资料
(1)《飞机电源系统》教材;
(2)B737NG飞机的AMM、CMM手册;
(3)网络资料。
1波音737型客机GCU……………………………………………………….…..4
1.1GCU功能概述………………………………………………………….......4
1.2过压欠压保护要求…………………………………………………………6
2交流过压保护电路……………………………………………………………….7
2.1保护要求……………………………………………………………………7
2.2电路图………………………………………………………………………8
2.3工作原理……………………………………………………………………8
2.4仿真结果……………………………………………………………………9
2.5电路特点………………………………………………………………..…10
3直流过压保护电路………………………………………………….……….….10
3.1保护要求………………………………………………………….…….…10
3.2电路图………………………………………………………………..……10
3.3工作原理…………………………………………………………..………11
4交流欠压保护电路……………………………………………………….….….11
4.1保护要求………………………………………………………….…….…11
4.2电路图……………………………………………………………………..12
4.3工作原理…………………………………………………………………..12
5设计总结………………………………………………………………………...12
参考资料………………………………………………………………………...13
1波音737型客机GCU
1.1GCU功能概述
每个发电机控制组件(GCU)有下列功能:
-控制发电机控制断路器(GCB)和汇流条断路器(BTB)
-提供/控制给IDG发电机的激励
-保护电源系统和IDG电气参数不在限制
-控制在P5-5和P5-4组件上的电源系统
-对机构内测试设备进行故障隔离
超压和欠压保护:
GCU监控每一调节点(POR)处的相电压。
电压故障指令发电机控制继电器(GCR)和发电机控制断路器(GCB)打开。
当相电压超过130伏时,进行超压保护。
当最低相电压低于101伏持续超过7秒时,进行欠压保护。
频率保护:
GCU监控PMG的频率。
正常的发电机频率是400赫兹。
如果频率超过下列值,GCU输出保护信号:
—425赫兹超过1.5秒
—35赫兹超过35毫秒
如果频率低于下列值,GCU断开GCR和GCB:
—375赫兹超过1.5秒
—355赫兹超过150毫秒
GCU监控IDG电流变压器的三相,如果任何两相间的电流
不平衡超过140安培,时间超过6.3秒,就会发生不平衡相保护。
如果继续出现不平衡,GCU断开BTB,且GCR和GCB断开。
发电机二极管故障保护:
GCU监控励磁回路中的电流脉动,发现IDG中短路的旋转二极管如果电流超过5安培,GCU断开GCR和GCB。
相序保护:
GCU在POR上监控相序,如果出现相序问题,GCU不让GCB
闭合。
过流保护:
如果电流超过274安培300秒,GCU指令汇流条电源控制组件(BPCU)断开次要的电气载荷(卸载)。
如果过流状态持续,BPCU首先断开厨房载荷,使主汇流条卸载。
如果过流状态仍然存在,GCU断开GCR和GCB。
如果电流超过340安培5秒钟,GCU指令BPCU开始卸载。
如
果过流继续0.1秒,GCU断开GCR和GCB。
差动故障保护:
GCU监控中线电流变压器(NCT)和差动保护电流变压器(DPCT)的三相。
GCU比较IDG(通过NCT)中的电流和GCB
(通过DPCT)中的电流。
如果电流差超过20安培70毫秒,GCU
断开GCR和GCB。
欠速保护:
GCU监控来自的显示电子组件(DEU)的准备负载(RTL)信
号。
当发动机位于或高于慢车位置时,并且发动机起动手柄位于慢车位置时,DEU提供RTL信号。
如果出现RTL信号,欠频或欠压故障将导致GCB和GCR断开。
如果由于欠速而产生欠频状态,GCB将断开。
如果RTL信号断开,GCR仍停在闭合位。
1.2过压欠压保护要求
过压:
当三相平均电压达127-133V时,发电机断路器(GB)断
开,发电机磁场去磁,‘HV’灯亮
欠压:
当三相平均电压达97-103V时,GB断开,发电机磁场去
磁,‘LV’灯亮
2.交流过压保护电路
2.1保护要求
a在发电机卸去大功率负载或排除短路故障后,由于调压器的滞后作用,电网电压会产生瞬时过电压,这是电源系统运行过程中的正常现象,这时保护电路通过延时来避免误动作;
b另一种是由于励磁系统的故障,由于励磁系统的故障,如调压器失效、旋转整流器故障等,导致发电机的输出电压高于其额定电压,其三相平均电压达127-133V时,这时保护装置必须动作,断开发电机的GCR和GCB。
2.2电路图
2.3工作原理
a.基本分为两个部分,即敏感电路和反延时及放大电路。
敏感电路敏感的是发电机三项平均电压值,整流后经滤波分压,与稳压管DW1上的基准电压UZ1进行比较。
反延时及放大电路是一个由集成运算放大器组成的比例积分电路。
b.当发电机电压正常时,3端的输入电压U3低于基准电压UZ1,运算放大器处于反相输入状态,输出端6无信号输出,即U6为0,稳压管DW2不导通。
c.当发电机发生过电压时,3端的电位将超过UZ1,运算放大器将输出高电位。
但由于反馈电容C2的积分作用,输出电压不能瞬时变高,而是在经过一定时间的延时后,使稳压管DW2击穿,输出故障保护信号
2.4仿真结果
XMM2:
运放输出电压XMM1:
故障信号
正常情况下(115V),运放输出基本为零,无故障信号输出
过压临界点(130V),随时间增加,输出电压逐渐增大,并在10V左右击穿稳压管输出故障信号
过压越严重,输出电压增长越迅速,达到反延时的目的
2.5电路特点
a.由于采用了集成运算放大器,可以减少大量分立电子元件,使保护电路结构紧凑,简化了电路,提高了可靠性。
另外,也进一步提高了精度及稳定性。
b.因为运算放弃输入阻抗很高,使滤波电容器及反延时电路中电容器的电容量可以大大减少,增加电路的时间常数可以采用增加电阻的办法。
同时,由于电容量的大幅度减少,可以不必再采用温度系数很大的钽质电容器,而采用温度性能稳定的漆膜电容器。
这样既减轻了重量,又提高了稳定性。
c.该线路对动作点电压的调整或反延时特性的调整都比较容易。
3直流过压保护电路
3.1保护要求
a.一般通过设置延时来区分两种不同过电压,使保护电路在瞬时过电压时不动作,而在持续过电压时输出故障信号。
b.过电压故障采用反延时,即故障越严重,延时时间越短,以防止造成严重后果。
3.2电路图
3.3工作原理
a.当发电机无过电压和过载故障时,运放A2反相端的两个输入电压Ui和Ug都小于同相端的基准电压Uz1,两个二极管D1和D2都不导通,运放输出端为高电平。
这时稳压管DW2和PNP型晶体管T1都不导通,电路没有输出信号
b.当发电机发生过电压故障时,电位器W上的电压Ug高于基准电压Uz1,二极管D2导通,D1仍截止,电阻R8中的电流对电容器C开始充电。
这时运放的输出电压从原来的高电平Uz1开始下降,经过一定的延时时间后,使稳压管DW2和晶体管T1导通,输出故障信号,断开发电机的励磁和输出。
过电压值越大,延时时间越短。
4交流欠压保护电路
4.1保护要求
a.在突加大功率负载时,如持续时间很短,保护装置不应动作;
另一种由于励磁回路短路,如励磁回路断路、调压器失效或恒速传动装置欠速而造成电压下降保护器应该动作。
b.5-9秒内电压保持在97-103V时,欠压保护装置动作。
c.为了在正常的瞬间欠电压不致产生误动作,保护电路设置7S的固定延时。
4.2电路图
4.3工作原理
a.发电机输出电压正常时,运放反向端2的电压高于基准电压Uz1,因此运放输出端6为低电位,二极管D4不导通,电源E通过R7D5R8,不足以使DW2导通,因此无信号输出
b.当发电机电压降低时,运放输出端变为高电位,使二极管D5不能导通,电源E通过R8对C2充电,当欠压持续一段时间后,C2上的电压达到击穿DW2点数值,输出故障信号,从而实现固定延时的目的
5小结
课程设计是一个重要的教学环节,通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。
通过课程设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下了坚实的基础,而且还可以培养和熟练使用资料、运用工具书的能力,把我们所学的课本知识与实践结合起来,起到温故而知新的作用。
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门设计课,给了我们很多思考,给了我们莫大的空间,让我们感触很深,使我们对抽象的理论有了具体的认识。
在课程设计过程中。
我们要系统的了解电源系统设计中的每一个环节,包括从总体设计原则,《设计任务书》的指导思想,参照有关资料,有计划有头绪、有逻辑地把这次设计搞好。
总之,这次课程设计使我们收获很多、学会很多、比以往更加耐心很多。
另外,课堂上也有部分知识不太清楚,于是我们又不得不边学边用,时刻巩固所学知识,这也是我们作本次课程设计的第二大收获。
由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
希望答辩时,老师多指出问题,由此我们可用更好地了解到自己的不足,以便课后加以弥补。
参考资料
[1]刘建英,任仁良.飞机电源系统。
北京:
中国民航出版社2012
[2]737-6789AMM手册
[3]737-800AMM手册
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- 关 键 词:
- 飞机 电源 系统 设计方案