現代運輸機是耗電的機器。在過去的幾年里，他們變得越來越依賴電力。即使是飛機的最關鍵部件，如飛行控制系統，也需要電力才能正常工作。最新一代飛機，如波音787和空客A350，由于其關鍵飛機設備的用電，被稱為“更多電動飛機”(MEA)。

　　本文將重點介紹飛機的電氣系統是如何工作的。

　　交流(AC)或直流(DC)

　　直流電是小型飛機的主要電源，這是很常見的。例如，在大多數渦輪螺旋槳飛機中，如ATR和Dash 8s，直流電機在啟動過程中充當啟動發電機。在較大的飛機上，使用交流電。交流電動機具有更好的功率重量比并且在設計上更簡單。由于更大的飛機需要更多的電力，直流電機和直流電力系統變得不切實際。

　　在所有飛機上，都有需要直流或交流電力的設備。因此，在直流系統中，一種叫做逆變器的東西被用來將直流電轉換為交流電。在交流系統的情況下，變壓器整流器(TR)被用來將交流電轉換為直流電。一些渦輪螺旋槳飛機有交流發電機，為某些特定設備(如雨刮器和防冰系統)提供變頻電源。但這些發電機不如直流發電機強大。

　　飛機的主要電氣系統是如何工作的

　　電氣系統主要有兩種類型。一種被稱為分體式總線系統，另一種被稱作并聯母線系統。還存在一種稱為分裂并聯母線系統的混合系統。在我們研究這些系統的細節之前，讓我們先看看電氣系統的各個組件。

　　電池

　　電池是飛機最基本的電力來源。在大型飛機上，有兩個單獨的電池用于冗余目的。這些電池首先用于給飛機供電。蓄電池接通后，可用于啟動輔助動力裝置(APU)。在APU可用的情況下，如果電池充滿電，就會斷開與飛機電氣系統的連接，并在剩余的飛行中保持這種狀態。由于電池是飛行中發生完全電氣故障時的最后電源，因此在飛行的任何階段都不用于為飛機供電。許多飛機使用鎳鎘電池。

　　發電機

　　發電機有兩種類型——直流發電機和交流發電機，最正確的說法是交流發電機。飛機電氣系統中直流發電機和交流發電機之間的主要區別在于，在前者中，發電機的電樞轉動，而在后者中，磁場或磁體圍繞固定電樞轉動。

　　由于大多數大型客機都使用交流發電機，我們將在本文中討論它們。飛機上使用的交流發電機是三相發電機。這意味著發電機周圍的繞組以這樣的方式布置，即每相與另一相相差120度。交流發電機的輸出以所謂的星形方式連接。在這里，三個相連接起來形成一個接地的中性點。

　　從這種連接可以得出兩個電壓讀數——相電壓和線電壓。相電壓可以通過取中性點和線路引線之間的電壓來測量，而兩條線路之間的測量電壓給出線路電壓。在飛機中，線路電壓約為200伏，相電壓約為115伏，頻率為400Hz。因此，飛機的電氣系統被稱為115V/200V/400Hz/3相系統。400赫茲是飛機上使用的發電機的最佳頻率。

　　在飛機上，發電機由發動機轉動。這意味著發電機的轉速或頻率隨著發動機轉速的變化而變化。在飛行過程中，發動機的轉速會發生變化，這可能會影響發電機的轉速。因此，控制發電機的速度以保持其頻率變得至關重要。為此，使用了一種稱為恒速驅動單元(CSDU)的設備。

　　CSDU由一個由發動機運行的液壓泵組成。然后，泵運行液壓馬達。當發電機向液壓泵發送低速或超速信號時，它會改變發送到液壓泵的油液以控制發電機的速度。大多數IDG可以將頻率保持在所需400Hz的5%以內。

　　母線

　　母線是用于將電力從發電機等電源傳輸到單個設備的金屬條。在飛機上，有許多單獨的母線。例如，電池有其母線，還有由許多電源供電的主母線，如發動機發電機、APU發電機、外部電源等。當我們在接下來的段落中查看拆分母線和并聯母線系統時，您將更好地了解母線。

　　飛機上最重要的公共汽車之一是熱電池公共汽車。這些母線與電池熱連接，即使飛機完全關閉，也能正常工作。發動機滅火器和疏散滑梯系統由熱電池總線供電。

　　并聯母線系統

　　由于并聯母線系統的復雜性，目前很少在飛機上使用。它主要出現在三引擎或四引擎的飛機上。顧名思義，在并聯母線系統中，發電機是并聯連接的。

　　在發電機并聯之前，應同步發電機，使其電壓輸出和頻率相同。此外，一臺發電機上的A、B和C相必須與第二臺發電機、第三臺發電機的A、B和C相相同。這樣可以防止損壞發電機。請記住，一旦發電機并聯，它們就會一起工作并共享電力負載。

　　在并聯系統中，每臺發電機的母線通過其發電機斷路器連接。母線由每相(A、B和C)的三個單獨母線組成。然后，這些母線通過聯絡斷路器連接到同步母線。該同步總線的功能是允許發電機并聯運行。輔助動力裝置(APU)和外部電源也連接到同步桿。

　　并聯發電機的主要優點之一是，如果其中一臺發電機在飛行中發生故障，其余的發電機可以有效地分擔負載。另一個優點是，如果發電機出現故障，系統不會中斷，因為其他發電機仍在為同步總線供電，從而為連接到同步總線的部件供電。在波音727等老式飛機上，飛行工程師可以利用飛機上發電機的頻率。發電機不同步時，同步指示燈點亮。然后，工程師可以手動控制發電機的頻率，直到燈熄滅。如果不同步，發電機就無法連接到同步總線。

　　分體式母線系統和分體式并聯母線系統

　　大多數現代飛機都使用這種系統。在分體式母線系統中，每臺發電機都有自己的母線，并且沒有并聯。每個發電機分別為其各自的母線供電。如果此系統中的發電機發生故障，則剩余的發電機為發生故障的發電機的總線供電。

　　波音747是唯一一種具有部分并聯系統的現代飛機，稱為分體式并聯總線系統。在該系統中，有兩條同步母線通過聯絡斷路器連接。由于飛機上有四臺發電機，兩臺發電機分別為兩條同步總線供電。這種類型的系統雖然仍然很復雜，但同時具有拆分總線和并行總線系統的優點。由于并聯系統的負載分擔能力要好得多，因此在故障條件下，單個發電機上的負載會減少。

　　舉個例子，我們可以將B747系統與另一種四引擎飛機——空中客車A340的系統進行比較。A340采用分體式母線系統。在A340中，如果發電機發生故障，同側發電機將為發生故障的發電機總線供電。剩下的發電機無法幫助容納發生故障的發電機總線，因為只有同側發電機才能。這意味著需要進行一些減載，以避免供電發電機過載。

　　在B747中，單個發電機的故障對飛機的發電能力幾乎沒有影響。剩下的三臺發電機仍與同步總線相連。這意味著三臺發電機可以共享負載，并通過同步總線為發生故障的發電機總線供電。有了這個系統，就可以通過一臺發電機為B747中的所有四條交流母線供電(由于飛機使用的是一臺發電機，因此可以預期會有一些減載)。在A340中，三臺發電機(剩余一臺)發生故障，將完全關閉交流電氣系統的一側。如果右側的兩臺發電機發生故障，右側的交流母線將失去電力。這需要大量的甩負荷。

　　應急電氣系統

　　所有運輸機都有電氣系統的備份。發電機是主要的電力來源，由發動機運行，發動機故障可能會擾亂發電機的工作。發電機本身的故障可能會使其無法工作。由于這個原因，一種用于應急電力的手段變得必要。

　　沖壓空氣渦輪機(RAT)

　　RAT是一種在主電功率損失的情況下從飛機上脫落的渦輪機。當渦輪機運行時，它會轉動液壓系統。然后，該液壓系統運行應急發電機，該發電機為飛機中的重要系統提供電力。

　　應急發電機不如主飛機發電機，因此它只為飛機安全運行所必需的最關鍵部件供電。對于電傳飛機來說，這意味著它可以支持一些飛行控制計算機和飛行儀器。

　　APU發電機

　　在大多數客機上，APU都可以在空中啟動。APU的發電機與飛機上的發電機一樣強大。在APU發電機工作的情況下，它可以支持飛機上許多非必要和所有必要的系統。

　　飛機電池是最后的手段

　　法規要求，如果飛機使用純電池供電，電池至少能使用30分鐘。在一些電氣系統正常運行的飛機上，這可能是不可能的。在這種飛機上，飛行員可能需要關閉大部分設備，并依靠非常基本的儀器來駕駛飛機。

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