航天器常用電器元ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 圈、電嘴和 V7放電。 二極管 V1稱為反流隔離二極管，它的作用是在 電源極性接反時，防止損壞電路元件。 4 交流高能點火激勵器 現(xiàn)代民航客機在起動主發(fā)動機時，常常利用輔 助動力裝置發(fā)電機或地面 115V、 400HZ交流電 源作為點火激勵器的電源。因此，在很多渦輪 噴氣式發(fā)動機上采用交流高能點火激勵器。 介紹用于 PW400和 JT9D系列發(fā)動機的 TFN29 點火激勵器的工作原理。 當(dāng)此點火激勵器在其 AB端輸入 115V、 400HZ 交流電后，電嘴上產(chǎn)生高能的斷續(xù)火花。每產(chǎn) 生一個火花要經(jīng)歷三個連續(xù)的工作過程。 （ 1）電容 C4的充電過程 輸入的 115V、 400HZ交流電源經(jīng)過變壓器 T1 升壓，變成同頻率的高壓交流電。此高壓交流 電通過由二極管 V V2和電容 C C3及電阻 R1組成的倍壓整流電路對電容 C4充電。 當(dāng) T1次級線圈 W2上的感應(yīng)電勢上端正、下端 負(fù)時， V2導(dǎo)通，對 C2充電；當(dāng) W2上的感應(yīng)電 勢上端負(fù)、下端正時， V1導(dǎo)通，通過 R1對 C3 充電。經(jīng)過幾個周期后， C C3兩端的電壓接 近于兩倍的 W2上的感應(yīng)電勢。此電壓加到 C4 上，使 C4兩端的電壓上升到放電管 V3的擊穿電 壓。與此同時，電容 C5通過變壓器 T2初級線圈 W電阻 R3也被充電到一定的數(shù)值。 （ 2）變壓器 T2的激活過程 當(dāng) V3兩端的電壓達到其擊穿電壓時， V3立刻被 擊穿導(dǎo)通。 C W3和 V3形成高頻振蕩回路， 在 T2次級線圈 W4上產(chǎn)生高頻感應(yīng)電勢。此高 頻感應(yīng)電勢加在電嘴的兩極之間，使電嘴擊穿。 （ 3）高能轉(zhuǎn)換過程 一旦電嘴被擊穿， C4就 V W4和電嘴放電， 將存儲在 C4中的電能轉(zhuǎn)換為火花熱能。 電感 L1和電容 C1組成濾波器，防止點火激勵器 的高頻信號倒入飛機電源系統(tǒng)，干擾飛機無線 電設(shè)備。 電阻 R2稱為放電電阻，它的阻值很大，其作用 是當(dāng)點火激勵器斷電時，將 C4中的剩余電荷慢 慢放掉，而在工作過程中放電作用極小。 電阻 R3稱為安全電阻，它的作用是，一方面使 V3直接感受 C4上的電壓，另一方面，在 T2或 電嘴脫落時，為 C4提供一個放電通道，防止 C4 一直被充電到兩倍的 W2上的感應(yīng)電勢，危及安 全或擊穿 C4。 這種點火激勵器的特點是擊穿電嘴的能力強。 由于 V3將電嘴電路與 C4隔離，所以即使電嘴工 作條件發(fā)生變化，也能使 C4充電到規(guī)定的擊穿 電壓，而不受電嘴工作條件的影響。 （ 5）雙重點火激勵器 現(xiàn)代噴氣式發(fā)動機也常常采用雙重點火激勵 器。發(fā)動機在地面正常起動或空中停車需要重 新起動時，需要高能點火，高能點火完成后， 點火激勵器便退出工作；而飛機在結(jié)冰、大雨 或大雪天起飛、著陸或在穿云時，則要求點火 激勵器能連續(xù)工作，以便在發(fā)動機熄滅時能自 動再點火，這時為了延長點火激勵器和電嘴的 壽命，應(yīng)采用低能點火。雙重點火激勵器就是 一種既能輸出高能，又能輸出低能的點火激勵 器。 雙重點火激勵器實際上是由兩套電路組成的。 一套電路采用的是起動點火線圈或晶體管直 流變換器式高能點火激勵器，它是不連續(xù)工 作的高能點火電路。 另一套電路采用的是交流點火激勵器，它是 連續(xù)工作的低能點火電路。 二 航空電嘴 航空電嘴是發(fā)動機點火電器的重要組成部分。 它的作用是把高壓電轉(zhuǎn)換為火花熱能，點燃發(fā) 動機燃燒室或氣缸內(nèi)的燃料混合氣。 航空電嘴安裝在發(fā)動機的適當(dāng)部位。它的一端 具有特殊的電極結(jié)構(gòu)，伸入到燃燒室或氣缸 內(nèi)，稱為發(fā)火端。按照發(fā)火端產(chǎn)生火花原理的 不同，航空電嘴可分為 空氣間隙電嘴 、 表面間 隙電嘴 和 半導(dǎo)體電嘴 三類。 噴氣式發(fā)動機電嘴與活塞式發(fā)動機電嘴僅在具 體結(jié)構(gòu)上有所不同。 1空氣間隙電嘴 空氣間隙電嘴又稱為火花電嘴，它主要由中心電 極、側(cè)電極和絕緣體等組成。絕緣體采用陶瓷材 料，中心電極用鋼制成，頂端焊有耐高溫的鎢電 極。利用電嘴的外殼作為側(cè)電極。有的電嘴沒有 側(cè)電極，而是在裝入發(fā)動機后，利用發(fā)動機上專 門制作的凸出部分起側(cè)電極的作用。側(cè)電極與中 心電極之間的間隙比較大，可達 3mm。這種電嘴 的發(fā)火端，是利用兩極間的高電壓，將兩極間的 空氣電離后，擊穿放電而形成電火花?？梢?，這 種電嘴要求擊穿電壓比較高，需要與高壓點火激 勵器配合使用。 2 表面間隙電嘴 現(xiàn)代大功率發(fā)動機都采用表面間隙電嘴。 與空氣間隙電嘴主要不同的是，表面間隙電嘴 的發(fā)火端在中心電極和側(cè)電極之間有一個絕緣 體環(huán)形表面。當(dāng)兩電極之間加上高壓電時，在 此表面將會形成強電場，將表面附層空氣電 離，導(dǎo)致?lián)舸┒a(chǎn)生火花。這種電嘴所需要的 擊穿電壓要比空氣間隙電嘴低，因此在點火激 勵器輸出的高壓相同時，這種電嘴的放電間隙 相對要大一些，放電效率也更高一些。 另外，這種電嘴還具有冷卻孔，所以它耐高溫， 壽命長。 如果在絕緣體環(huán)形表面噴附一層銀等貴金屬微 粒，可以進一步降低擊穿電壓，這種電嘴稱為 電蝕電嘴。因此，電蝕電嘴也是一種表面間隙 電嘴。 3 半導(dǎo)體電嘴 從結(jié)構(gòu)上看，半導(dǎo)體電嘴與其他電嘴的主要區(qū) 別在于發(fā)火端的絕緣材料上。這種電嘴的中心 電極和側(cè)電極之間，在靠近發(fā)火端的一定長度 內(nèi)充滿了半導(dǎo)體材料，而且密封無間隙。 常用的是 N型半導(dǎo)體，并且具有負(fù)的電阻溫度系 數(shù)。在半導(dǎo)體中摻有雜質(zhì)，靠近發(fā)火端的端面 部分摻雜多，載流子也多。另外，中心電極與 側(cè)電極間的距離，越靠近發(fā)火端的端面越小。 這樣，當(dāng)電嘴的電極間加上電壓時，半導(dǎo)體表 面電阻小，使表面產(chǎn)生較大的電流。此電流使 半導(dǎo)體表面發(fā)熱，電阻率下降，這又促使表面 電流再增大，于是表面溫度再升高。如此急劇 發(fā)展的結(jié)果使表面電流達到很大數(shù)值，表面溫 度也達到很高數(shù)值。半導(dǎo)體表面的氣體由于高 溫而發(fā)生熱游離，使兩極之間沿半導(dǎo)體表面形 成電弧放電。可見，這種放電形式并沒有間隙 擊穿的過程，而是在半導(dǎo)體表面材料蒸氣的電 離層中所發(fā)生的電弧放電。 這種電嘴的特點是所需電壓低，并且不易受工 作條件的影響。 飛機的電路保護電器 現(xiàn)代飛機上用電設(shè)備多，輸電導(dǎo)線長，由于振 動使導(dǎo)線發(fā)生摩擦或使電器元件受到?jīng)_擊時， 可能會使用電設(shè)備和輸電導(dǎo)線受到損傷而造成 短路；另外，當(dāng)用電設(shè)備不正常時，還可能出 現(xiàn)長時間過載的情況。 短路和長時間過載，不僅會損壞用電設(shè)備，還 可能引起火災(zāi)而釀成嚴(yán)重后果。因此必須在飛 機電氣系統(tǒng)中設(shè)置保護裝置，一旦發(fā)生短路和 長時間過載，保護裝置自動地把短路或長時間 過載部分從電氣系統(tǒng)中切除，以保證電源的正 常供電和其他用電設(shè)備正常工作。 飛機上常用的電路保護裝置有各種 熔斷器 、 自動 保護開關(guān) 等。 一 對電路保護電器的基本要求 飛機上的各種用電設(shè)備都有一定的 過載能力 ，即 用電設(shè)備在過載情況下短時間保持正常工作的能 力。各種用電設(shè)備的過載能力可以用它的 安秒特 性 來表示。 所謂 安秒特性 ，就是指用電設(shè)備的溫度達到其絕 緣材料所允許的最高溫度時所需要的時間與負(fù)載 電流 I的關(guān)系。 由電氣設(shè)備的安秒特性圖可見，當(dāng)用電設(shè)備的 電流為其額定值 Ie 時，達到允許最高溫度的時 間為無限長，說明用電設(shè)備可以長時間工作。 當(dāng)用電設(shè)備的電流超過 Ie 即過載時，過載電流 越大，達到允許最高溫度的時間就越短，說明 用電設(shè)備允許過載的時間也就越短。 用電設(shè)備安秒特性曲線右上方斜線部分是用電 設(shè)備不允許的過載危險區(qū)，此曲線與額定電流 直線之間的區(qū)域是過載安全區(qū)。 二 熔斷器 熔斷器 俗稱 保險絲 ，是一種一次性使用的電路 保護電器。 它的主要組成部分是熔絲，常用錫、鉛、鋅、 銅、銀以及它們的合金等材料制成。 當(dāng)被保護電路出現(xiàn)短路或長時間過載時，熔絲 發(fā)熱到熔化溫度而熔斷，從而將電路切斷。 飛機上常用的熔斷器有 易熔熔斷器 、 難熔熔斷 器 和 慣性熔斷器 三種。 1 易熔熔斷器 易熔熔斷器的熔絲一般用低熔點的材料制成。 熔絲裝于玻璃管或陶瓷管內(nèi)，這樣既能保護熔 絲，又能起滅弧的作用。這種熔斷器熔絲的慣 性較小，主要用于對過載能力較小的用電設(shè)備 的保護。 易熔熔斷器常用的有國產(chǎn)的 JB型、 TB型和 BS 型，其中 BS型主要用在高壓電源電路中。 這些熔斷器都可以插入飛機上專用的熔斷器插 座內(nèi)。 此外，在飛機上還使用一種指示燈式熔斷器， 這種熔斷器在其管座頂部有一個與熔絲并聯(lián)的 指示燈。 用于交流電路的指示燈為氖光燈，琥珀色透明 燈罩。用于直流電路的指示燈是白熾燈，淡色 透明燈罩。當(dāng)熔絲完好時，指示燈被熔絲短路 不亮；當(dāng)短路或長時間過載時，熔絲熔斷，指 示燈亮，顯示該電路有故障。 2 難熔熔斷器 在大電流電路中采用難熔金屬銅作熔斷片。在 銅片上掛上薄層錫，由于錫的熔點低，那么在 熔斷片發(fā)熱至錫的熔點時，便有一部分錫熔化 并滲入到銅片中去形成類似錫銅合金，其熔點 比純銅低。當(dāng)短路或長時間過載時，將銅片熔 斷。熔斷片周圍包有石棉水泥，它能吸收一部 分熱量而增大熔斷片的熱慣性，還具有滅弧作 用。 國產(chǎn)的 NB型難熔熔斷器主要用于飛機電源系統(tǒng) 的短路保護。 3 慣性熔斷器 有些用電設(shè)備的過載能力比較大，如電動機起動 電源電路，這時采用前述的熔斷器是不能滿足要 求的，因為它們的慣性都比較小。在這種電路 中，需要采用慣性較大的保護電器，在過載時有 較長延時，而在短路時能很快熔斷。慣性熔斷器 就可以解決這個問題。 國產(chǎn)的 GB型慣性熔斷器由短路保護和過載保護 兩部分組成。短路保護部分是一塊黃銅熔片，它 的熔斷電流比額定電流要大得多，周圍充有石膏 粉，可以起滅弧作用。 過載保護部分是用易熔焊料將兩個 U形銅片焊在 一起，由加溫元件通過銅板供給使焊料熔化所 需要的熱量。由于銅板的熱容量和散熱面積較 大，故有較大的熱慣性。 當(dāng)有電流通過慣性熔斷器時，加溫元件和黃銅 熔片都發(fā)熱。在過載電流不特別大的情況下， 黃銅熔片不會熔斷，而焊料則經(jīng)過一定時間后 被熔化。焊料熔化后，在彈簧作用下將 U形銅片 拉開，將電路切斷。因為銅板有較大的熱慣 性，傳遞熱量使焊料熔化需要一定的時間，這 便是所需要的延時時間。 當(dāng)發(fā)生短路或在過載特別嚴(yán)重的情況下，焊料 由于銅板的熱慣性不可能立即熔化，而黃銅熔 片則可迅速熔斷，將電路切斷。 GB型慣性熔斷器是有正、負(fù)極性的，使用時應(yīng) 加以注意。如果極性連接不正確，則在電路發(fā) 生過載時，就不能在規(guī)定的時間內(nèi)切斷電路， 起不到有效的保護作用。這是因為加溫元件產(chǎn) 生的熱量主要靠電子在導(dǎo)體中流動而傳遞到焊 料上去的，如果極性接反，電子在導(dǎo)體中流動 的方向?qū)淖?，這樣加溫元件的熱量就被電 子傳遞到外部導(dǎo)線上，使焊料受熱熔化的時間 要比規(guī)定的時間長。 三 自動保護開關(guān) 自動保護開關(guān)俗稱跳開關(guān)，它是一種可以重復(fù) 使用的電路保護電器。這種保護電器具有普通 開關(guān)和電路保護的雙重作用，主要用于交直流 電網(wǎng)的過載和短路保護?，F(xiàn)代飛機已大量使用 來取代熔斷器。 國產(chǎn)的 ZKC型自動保護開關(guān)包括開關(guān)機構(gòu)和保 護機構(gòu)兩部分。開關(guān)機構(gòu)由手柄、撥板和觸點 組成。保護機構(gòu)由雙金屬片、擋板、卡銷、膠 木滑塊和復(fù)位彈簧組成。 將手柄向左扳動，動觸點與靜觸點相接觸。與 此同時，手柄下端的撥板推動膠木滑塊向右移 動，壓縮復(fù)位彈簧。當(dāng)膠木滑塊下方的卡銷移 動到擋板的右邊以后，卡銷即被擋板擋住。以 后再來回扳動手柄，就只能控制觸點的接通和 斷開，而膠木滑塊不能再返回到原位。這時自 動保護開關(guān)處于接通狀態(tài)。 當(dāng)電路發(fā)生過載或短路時，雙金屬片因受熱將 會向下彎曲，使擋板脫離卡銷。在復(fù)位彈簧的 作用下，膠木滑塊迅速左移，推動手柄而使觸 點斷開。 自動保護開關(guān)的斷開時間可由調(diào)整螺釘來進行 調(diào)整。如果斷開時間大于規(guī)定值，表示卡銷在 擋板上卡入過多，雙金屬片需要向下彎曲更多 才能切斷電路，這時，只要將調(diào)整螺釘向外擰 出一些，就可以減小斷開時間，使其達到規(guī)定 值。反之，則向里擰調(diào)整螺釘。 需要指出，在雙金屬片向下彎曲斷開觸點以后 ，只要將手柄向左扳動，仍可以使觸點閉合接 通電路，但是這樣十分危險。因為觸點自動斷 開已經(jīng)表明電路有故障存在。在非萬不得已的 情況下是絕不允許強行接通的。