飞机电源系统设计书Word文件下载.docx

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121142604

学生4姓名

洪彬彬

121142609

学生5姓名

许远翔

121142631

学生6姓名

朱元泽

121142640

设计题目

飞机电源系统电压故障保护电路的设计

（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。

设

（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

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

内

设计（电路图、工作原理等）。

容

（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等软件对指疋电路进行仿真。

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。

…..4

1波音737型客机GCU

1.1GCU功能概述.……4

1.2过压欠压保护要求…………………………………………………………62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………………………………………………………………..…

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：

GCUS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：

GCUS控PM（的频率。

正常的发电机频率是400赫兹。

如果频率超过下列值，GC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，GCI断开GC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，GC断开BTB,且GCRGCB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，GC断开GC和GCB相序保护：

GCUEP0上监控相序，如果出现相序问题，GC不让GCB

闭合。

过流保护：

如果电流超过274安培300秒，GC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，GC断开GC和GCB

如果电流超过340安培5秒钟，GC指令BPC开始卸载。

如果过流继续0.1秒，GC断开GC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GC和GCB

欠速保护:

GC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GCI断开。

如果由于欠速而产生欠频状态，GC将断开。

如果RTL信号断开，GC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

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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GCF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DW1h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DW环导通。

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DW2S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

J-V1

•严

过压临界点（130V），随时间增加，输出电压逐渐增大，并在

B

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

■fl今R5

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DW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