《飞机电气系统》课件-课件：变压整流器

变压整流器变压器是用来改变交流电电压大小的电气设备。变压器连接输入端的部分称为初级，连接输出端的部分称为次级。变压器由线圈和铁芯组成。一个变压器有两个或两个以上的线圈，其中一个线圈连接输入端，叫做初级线圈，其余连接输出端的线圈称为叫做次级线圈。为了提高电路的导磁性能，线圈中间设有铁芯。变压器变压整流器

变压器的基本原理

变压器主要应用电磁感应原理来工作。具体是：假设初级线圈匝数为N1，次级线圈匝数为N2，当变压器初级线圈一侧施加交流电压U1，流过初级线圈的电流为I1，则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使初级线圈和次级线圈发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这次级线圈就会感应出电动势U2，其大小与线圈匝数以及主磁通的最大值成正比，线圈匝数多的一侧电压高，线圈匝数少的一侧电压低，当变压器次级线圈开路时，初级电压与次级电压之比等于初级线圈匝数和次级线圈匝数之比，即U1/U2=N1/N2，从而实现电压的变化。变压器变压整流器

变压器的基本原理

变压器输入和输出的功率相同，功率计算公式为P=U×I，可以得出U1×I1=U2×I2，继而可以算出I1/I2=N2/N1，即初级电流与次级电流之比等于次级线圈匝数和初级线圈匝数之比。另外，变压器的初级与次级频率保持一致。变压器变压整流器

变压器的基本原理

把交流电转化为直流电的过程称为整流，常见的整流电路有单相半波整流电路，单相全波整流电路，桥式整流电路等。结构最简单的整流电路是半波整流电路，主要部件就是二极管D，二极管具有单向导通特性，当输入电压处于正半周期时，二极管导通，有电压输出，当输入电压处于负半周期时二极管截止，电压输出为0，负载上获得了单一方向（上正下负）的电压。整流器变压整流器单向半波整流电路原理半波整流是以“牺牲”一半交流为代价而得到整流效果的，该电路的效率非常低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压大约相当于次级线圈输出电压E的45%）因此常用在高电压、小电流的场合。整流器变压整流器单向半波整流电路原理01.半波整流全波整流电路的工作原理，可用如图所示）的波形图说明。如图中在0～π期间内，Ea对D1为正向电压，D1导通，在负载上得到上正下负的电压；Eb对D2为反向电压，D2不导通。整流器变压整流器02.全波整流如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。如下图所示，全波整流电路核心部件为D1，D2两个二极管。全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合而成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次级线圈分成两个对称的绕组，假设次级线圈输出电压为E，从绕组引出大小相等但极性相反的两个电压为Ea，Eb。整流器变压整流器03.全压整流全压整流电路结构整流器变压整流器03.全压整流如图，在π-2π期间内，Eb对D2为正向电压，D2导通，在负载上得到的仍然是上正下负的电压；Ea对D1为反向电压，D1不导通。如此反复，由于两个整流元件D1、D2轮流导电，结果负载电阻上在正、负两个半周作用期间，都有同一方向的电流通过。整流器变压整流器03.全压整流电压所示的波形曲线图所示，因此称为全波整流。全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（负载电压U约为次级线圈输出电压E的90%，比半波整流时大一倍）。全压整流电路波形图整流器变压整流器03.全压整流全波整流电路需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制造上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需要选择能承受较高电压的二极管来构建该电路。全压整流电路波形图桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。整流器变压整流器04.桥式整流桥式整流电路结构桥式整流电路的工作原理如下：E为正半周时，对D1、D3为正方向电压，D1，D3导通；对D2、D4为反向电压，D2、D4截止；电路中构成E、D1负载、D3通电回路，在负载上形成上正下负的半波整流电压。E为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。整流器变压整流器04.桥式整流桥式整流电路工作原理电路中构成E、D2、负载、D4通电回路，同样在负载上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在负载上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。整流器变压整流器04.桥式整流桥式整流电路工作原理三相桥式整流变压整流器以上介绍的均为单相整流电路，但是在飞机上电源为三相供电，因此把交流电转为直流电需要三相桥式整流电路。基本三相整流电路结构如下图，主要部件为六个二极管，其中VD4、VD5、VD6三个二极管组成共阴极，阴极联成一点d，另外三个二极管VD1、VD2、VD3构成共阳极，阳极联成一点e。RL为负载，输出电压Ud=Ude。三相桥式整流电路构成三相桥式整流变压整流器在波形图中，ϕa，ϕb，ϕc，ϕd，ϕe分别指a,b,c,d,e点的电位。共阴极二极管的导通规律为阳极电位最高对应的二极管导通。相位为wta<wt<wtb

范围内时，a点电位ϕa最高，VD4导通；相位为wtb<wt<wtc

时，b点电位ϕb最高，VD5导通；相位为wtc<wt<wta

时，c点电位ϕc最高，VD6导通，每个二极管各导电120°，d点电位为ϕa，ϕb，ϕc三相交流电电位波峰连线。三相桥式整流电路d点电位波形图三相桥式整流变压整流器共阳极二极管的导电规律为：阴极电位最低的一个二极管导电。一个周期内，当相位在wtc'<wt<wta’之间时，c点电位ϕc最低，VD3导通；当相位在wta’<wt<wtb’之间时，a点电位ϕa最低,VD1导通；当相位wt>wtb’时，b点电位ϕb最低，VD2导通。e点电位是ϕa，ϕb，ϕc三相交流电电位波谷连线。三相桥式整流电路e点电位波形图三相桥式整流变压整流器三相桥式整流电路电流方向为：1)0～wta期间，ϕc最高，VD6导通，ϕb最低，VD2导通，电流方向：c—VD6—d—RL—e—VD2—b；2)wta～wtc’期间，ϕa最高，VD4导通，ϕb最低VD2导通，电流方向：a—VD4—d—RL—e—VD2—b；三相桥式整流变压整流器三相桥式整流电路电流方向为：3)wtc’～wtb期间，ϕa最高，VD4导通，ϕc最低，VD3导通，电流方向：a—VD4—d—RL—e—VD3—c；4)wtb～wta’期间，ϕb最高，VD5导通，ϕc最低，VD3导通，电流方向：b—VD5—d—RL—e—VD3—c；三相桥式整流变压整流器三相桥式整流电路电流方向为：5)wta’～wtc期间，ϕb最高，VD5导通，ϕa最低，VD1导通，电流方向：b—VD5—d—RL—e—VD1—a；6)wtc～wtb’期间，ϕc最高，VD6导通，ϕa最低，VD1导通，电流方向：c—VD6—d—RL—e—VD1—a（周期结束）；三相桥式整流变压整流器三相桥式整流电路电流方向为：7)wtb’～wta期间，ϕc最高，VD6导通，ϕb最低，VD2导通，电流方向：c—VD6—d—RL—e—VD2—b（开始新周期）。三相桥式整流变压整流器通过分析输出波形可以得出，三相桥式整流电路在输入信号周期内（即相位在0～2π内），电压波形会发生六次周期性改变而形成Ucb,Uab,Uac,Ubc,Uba,Uca

六段曲线，这样的周期性改变我们称之为脉动，三相桥式整流电路的输出脉动频率是输入信号的6倍。三相桥式整流电路电流方向和输出波形三相桥式整流变压整流器三相桥式整流电路的输出与全波整流电路和桥式整流电路的输出对比，三相桥式整流电路的脉动频率提高后电压幅值的变化大大减小。不同整流电路输出波形对比三相桥式整流变压整流器交流电整流之后会产生谐波导致电网效率降低，甚至产生浪涌电压或浪涌电流导致烧毁用电设备，所以实际应用中交流电整流后还要用滤波器进行滤波，电压幅值变化小有助于减小滤波器的体积和重量。不同整流电路输出波形对比六相全波整流变压整流器现在大部分飞机采用六相全波整流电路。并且把整流器与变压器一起整合为变压整流器。飞机的变压整流器组件（TRU）将输入的三相115V交流，400Hz电源变成28V直流电，供给主直流系统负载。如图所示为典型的Y/∆Y型连接的全波整流电路，变压器的初级线圈A，B，C采用Y型接法，次级线圈为两个三相绕组，a,b,c采用Y型连接，a’,b’,c’采用∆连接，这三个线圈构成变压器。图中12个二