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1、!!""!##$%&’()(*!"#!"#$"!$!$$%+"!,%&’($)*+&,+-./.*+)/.)0.&$+’$./1(2.03+&,+-4.$)++++++++++++++++++++++++++++++567689:;-"%%&!"#$%"$$"&’$$$.!$$%/$#&$$%’&$’航空直流起动发电机起动过程分析刘荣林,崔伟荣(中国民用航空学院机电工程学院,天津#""#"")摘要:航空直流起动发电机驱动飞机发动机起动要经历多次换路,分析了每次换路的物理过程,建立了起动过程的动态模型和状态方程。利用该数学模型计算了航空
2、直流起动发电机的起动过程,所计算的物理量包括电流、转速、转矩等。按计算结果画出了动态曲线,使用软件/01203编程实现计算。关键词:起动发电机;动态分析;状态方程;数学模型中图分类号:4!##)#文献标识码:0电动机的电源为两组电压相等的电瓶,每组电瓶"引言电压均为!;,"#为并励绕组,电感为$"#;,"%为串励绕组,电感$"%;,&为换向极绕组,电感$&;起动飞机直流起动发电机是机上直流电源的供电电阻’()与电枢回路串联;-’*-.为常开接触器;-(设备,正常飞行时由发动机驱动发电机工作,将机为常闭接触器。电路中各接触器的接通或断开
3、动械能转变为电能向飞机的用电设备供电,同时向作由定时机构控制完成,起动过程可以分为&个蓄电池充电。而在飞机起动时它由直流电源供电,阶段:’)电瓶并联供电,串励绕组和并励绕组同时作为电动机使用,拖动飞机发动机升速。当发动机励磁,电枢回路串电阻降压起动;!)切除起动电转速达到某一特定转速之后,发动机点火工作,因阻,机组加速;#)电瓶改为串联供电,电机升压加而它被视为一台起动机。起动过程分级进行,由控速;&)切除并励绕组,串励绕组单独励磁,电机弱制电路自动完成。从电机接通电源到发动机点火磁升速。当飞机发动机转速上升到某一设定值,发正常工作,
4、这一过程所需时间仅有几十秒,而电机动机转入正常工作时,该电机改接成并励结构,进的工作状态却发生了几次变化,多次换路过程使入发电机工作状态。电机内部的电磁关系复杂多变分析困难,以往的研究对起动过程分析一般都是定性叙述,定量计算并不常见。本文建立的起动过程数学模型,能非常精确地描述电机的起动过程,并可以分析起动过程中电机的电磁转距、电机转速及起动电流等物理量,为起动过程的定量分析提供了理论依据。’直流起动发电机分级起动过程直流起动发电机的起动控制电路如图’所示。图!起动发电机起动过程等效电路收稿日期:!""#$"%$!&;修回日期:!""
5、#$’"$!(基金项目:中国民航总局教育教学研究基金("!$#$"!))作者简介:刘荣林(’*+"$),男,山东宁津人,副教授,工学硕士,研究方向为航空电机理论及其控制技术)#,中国民航学院学报!""#年$!月因此互感电动势为负。若考虑换向极绕组电流"%&!起动过程的电压平衡方程式"#-"$和/(!)(1/"2(!),则式($)和式(!)表示为(+$)-+#-+%.!,#%)+"#-(+%-,*).,#%)+"$&+!+!起动发电机作电动机运行,拖动飞机发动机转子从静止状态加速到可以正常工作的全过程是.(’(!-’#-’$)-’%)"
6、#.’%"$.1/"2-0!(!.!$)(#)在较短的时间内完成的,一般不超过#"%,这一过(+%-,*).,#%)+"#-(+$*-+%)+"$&.’%"#.+!+!程是多级的动态过程,遵循电路理论可分为&个阶段分析其电压平衡关系。(’$*-’%)"$-0!(!.!$)(&)!"#起动的第#阶段!"!起动的第!阶段首先是开关’$和’!闭合,此时!(",但电机当!&!!时,开关’,闭合,切除电枢回路中的起并没通电,它只是将两组电瓶并联工作,同时定时动电阻’(!,换路时电枢电流和并励回路电流分别设备开始计时。电路处于第一次换路前的初始状
7、为"#(!!)和"$(!!),电路的激励可表示为0!(!.!!),态,即电枢电流"#、并励绕组电流"$和换向极电流则电路的电压方程式为"%都是零初值条件。(+$)-+#-+%.!,#%)+"#-(+%-,*).,#%)+"$&+!+!当!&!$时开关’&和’)闭合,电机以积复励方式投入工作。为了减小起动冲击并限制起动加速.(’#-’$)-’%)"#.’%"$.1/"2-0!(!.!!)())度,电枢回路串入起动电阻’(!,串励绕组*$)和并(+%-,*).,#%)+"#-(+$*-+%)+"$&.’%"#.+!+!励绕组*$*的轴线都
8、与直轴重合,它们除了有各自的电感+$)和+$*之外,还有互感,*)&,)*。电枢(’$*-’%)"$-0!(!.!!)(,)绕组*#与换向极绕组*%的轴线(不考虑电刷位电枢回路总电阻下降,电枢电流上升,电磁转矩增置移动)