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737NG 交流电源概述

 topgol 2021-11-09

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交流发电系统是三相四线,提供115/200V,400Hz的交流电。交流系统有下列四个电源供应:

  • IDG1

  • IDG2

  • APU启动发电机

  • 外电源 

可通过操作相应的驾驶舱电门来选择想要的电源供应,电源供应遵循后来居上原则。

电源分配:

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电源系统的交流部分分为左右两个部分,相互独立,两部分的电源不会同时给同一汇流条供电。只有当左或右仅一个电源可用时,两部分的电源系统才会连接起来。当以下情况发生时,汇流条控制单元(BPCU)使得左和右电源系统连接:
  • 左或者右转换汇流条丢失电源供应

  • 外部电源是唯一的电源供应

  • APU是唯一的电源供应

每一个交流转换汇流条得电并且分配电源给其他汇流条,汇流条一般都会有电,除非交流电源供应设备不工作或者被人工断开。

地面服务汇流条通过下边两种途径得到电源:
  • 操作驾驶舱电门,EPC和BTBs闭合,电源通过转换汇流条送达地面服务汇流条。

  • 操作前乘务面板电门,将电源送达地面服务汇流条。

主电瓶充电机从地面服务汇流条2得电,备用电瓶充电机从地面服务汇流条1得电。

主汇流条从转换汇流条得电,BPCU控制电源供给主汇流条,如果电源超载,BPCU断开主汇流条继电器来减小负载。

交流转换汇流条1正常提供电源给交流备用汇流条,交流备用汇流条也可以从静变流机得电,静变流机从直流系统得电(电瓶或者电瓶充电机)

转换汇流条提供电源给厨房,如果厨房电源超载,BPCU将断开厨房跳开关。

变压整理器TRUs得到交流电源将其转换成直流电供给直流系统使用。

TRU1从交流转换汇流条1得到电源,TRU2从交流转换汇流条2得到电源,TRU3通常情况下从交流转换汇流条2得到电源,如果R622(TR3转换汇流条继电器)被激励,TRU3便从交流转换汇流条1得到电源。当交流转换汇流条2断电得时候,R622激励。
每一个IDG、外部电源给飞机持续提供高达90KVA的电源;APU启动发电机在32000英尺以下提供给飞机90KVA的电源,在32000到41000英尺区间,随着高度的增加,启动发电机提供的电源功率逐渐从90KVA线性降低至66KVA。

电源控制:

BPCU和GCU控制和保护电源系统。

GCU控制和监控电源的品质,当驾驶舱电门有输入信号并且电源品质良好时,GCU便提供一个信号来闭合断路器。

GCU和BPCU相互传递信息,BPCU监控电源系统断路器的状态,BPCU不会让GCU发送一个闭合的信号给相应的断路器直到那一侧没有其他的电源供应。

BPCU和GCU一同工作来控制BTB位置。

BPCU也控制供往主汇流条和厨房的电源,如果该下游电源需求过高,BPCU将控制卸载继电器断开厨房和主汇流条电源的供应。故障安全设计可以让BPCU或者GCU存在故障时,系统同样可以正常运行。

启动转换组件SCU控制APU发电机的电压,AGCU和SCU一起工作来确保APU发电机有良好的电压。AGCU监控APU发电机电源品质,如果APU电源品质差,AGCU将控制APB断开。
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人工控制和指示:

在P5面板上,以下子面板可以对电源系统进行控制和指示:

  • P5-13电源显示,电瓶和厨房电源组件

  • P5-5发电机驱动和备用电源组件

  • P5-4交流电源系统,发电机和APU组件

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P5-5发电机驱动和备用电源组件

通过发电机驱动断开电门可以人工将IDG的输入轴从AGB上脱开,脱开IDG时,发动机启动手柄必须在慢车位。

发电机驱动灯指示IDG存在故障,当IDG滑油低压或者欠频发生时,该灯点亮。

备用电源电门给一个人工控制来使备用汇流条不工作,或者将备用汇流条的自动控制从交流汇流条1超控到电瓶/变流机电源。

当下述任意一个汇流条没有电源时,STANDY PWR OFF灯点亮:

  • 交流备用汇流条

  • 直流备用汇流条

  • 电瓶汇流条

P5-4交流电源系统,发电机和APU组件

每一个IDG有一个发电机电门,每一个电门提供电源的通断信号来使得GCU闭合发电机控制断路器GCB。

APU有两个发电机电门,每一个电门提供电源的通断信号来使得AGCU闭合APU电源断路器APB。

汇流条转换电门提供自动汇流条转换功能的通断控制。BPCU感受汇流条转换电门的位置,BPCU控制BTBs。

交流电源的馈线线路:

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接线盒分布:

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GCB:

GCB人工闭合

当下述情况发生的时候,IDG1的发电机控制组件(GCU1)发送一个闭合的信号给GCB1:

  • 控制电门1短时地接通在ON位

  • 火警电门在正常的位置

  • 电源品质符合要求

  • DEU发送给GCU 准备加负载(RDL)信号,或者IDG电源品质20S内保持良好

  • BTB1是打开的

当发动机在慢车或者高于慢车转速并且发动机启动手柄在慢车位,GCU接收RTL信号。
当IDG电源品质良好,人工将发电机控制电门扳到ON位,BTB从GCU处收到断开信号。仅当BTB1打开之后,GCU监控BTB位置并且闭合GCB。
GCB自动闭合
当以下所有情况发生时,GCU1也发送一个闭合信号给GCB1:
  • 火警电门在正常位

  • BTB1断开

  • 飞机处于空中模式

  • 当转换至空中模式时GCB断开并且APU时唯一的电源来源(GCB2也断开)

  • APB断开

这种在飞行过程中仅发生一次,当飞机转换至地面模式时,电路重置。

GCB断开

当下列任一情况发生时,GCU1发送一个断开信号黑GCB:
  • GCU发现欠速状况发生(发动机关车)

  • 发动机火警电门在FIRE位

  • 电源品质不在范围内

  • 发电机控制电门瞬时扳到OFF位

  • GCU从BPCU处接收到一个断开的指令

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GCU
GCU自检:

在GCU前面板有一个瞬时按压TEST按钮和七个灯光指示,当GCU发现故障时,对应的灯光点亮,七个灯光一次仅能点亮一个,当GCU同时发现多个故障时,最高优先权的故障灯光先亮。灯光优先权如下:

  • GCU FAULT

  • IDG FAULT

  • GCB/APB FAULT

  • BTB FAULT

  • FEEDER FAULT

  • DIST/BUS FAULT

  • GCU PASS

GCU FAULT LIGHT:

当GCU/AGCU自检故障或者发生失效-保护时,该灯点亮。GCU/AGCU内部故障会导致自检故障和失效保护的情况发生。如果电压调节器故障导致超压或者低压,GCU fault light也会点亮。

IDG FAULT LIGHT:

对于GCU,当IDG发生下述输出情况时,GCU保护电路断开GCB,IDG FAULT LIGHT点亮:

  • 欠频

  • 过频

  • 电源旋转二极管短路

  • 欠压(电压调节器正常)

当GCU装在AGCU的位置时,IDG FAULT LIGHT灯不会点亮

GCB/APB FAULT LIGHT:

对于GCU,该灯点亮表明GCB不能作动到指定位置;对于AGCU,该灯点亮,表明APB不能够作动到指定位置,这个逻辑会有一个时间延迟来使断路器改变位置。

BTB FAULT LIGHT:

该灯指示BTB不能够作动到指定位置,在AGCU中,这个灯不会点亮。

FEEDER FAULT LIGHT:

当发生以下情况时,GCU断开断路器,FEEDER FAULT LIGHT灯点亮:

  • 差动电流

  • 相序

  • 欠压(仅IDG,电压调节器工作正常)

DIST/BUS FAULT LIGHT:

当GCU/AGCU保护电路在以下情况发生时断开GCB/APB时,该灯点亮:

  • 过流

  • 相电流不平衡

GCU PASS light:

GCU通过自检后该灯点亮。要启动GCU自检,至少得按压GCU TEST电门1S。

GCU Test switch:

摁压这个电门来进行自检,在自检之前GCU面板上的所有灯光将会熄灭,如果故障真实存在,相应的故障灯会在自检后再次点亮。如果合适的交流电源有激励,那么GCU不会对GCU测试电门做出响应。

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APU启动发电机

APU启动发电机有两个功能。第一,启动发电机能够产生交流电供地面操作,在空中启动发电机作为IDG的备份也能给飞机提供电源。其次,启动发电机也能启动APU,在APU启动顺序中,SG使用来自SCU的交流电来启动APU。

APU启动发电机在32000英尺以下提供给飞机90KVA的电源,在32000到41000英尺区间,随着高度的增加,启动发电机提供的电源功率逐渐从90KVA线性降低至66KVA。

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AGCU:

AGCU使用输入来控制APB的位置,AGCU和SCU为启动发电机和系统载荷提供保护。AGCU和GCU的件号是一样的,GCU1/GCU2使用内部的电压调节器来控制发电机输出,AGCU使用SCU中的电压调节器来控制启动发电机的电压输出。

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APB:

AGCU利用输入和内部逻辑来控制APB的位置,当人工扳动APU发电机电门时,AGCU使用这个输入来控制APB的通断。当新的电源被选择时,BPCU会发送一个信号来断开APB。如果APU电源参数不在限制范围之内,AGCU电源品质保护电路就会断开APB。

APB闭合的情况:

当以前情况全都发生时,AGCU给APB发送一个闭合的信息

  • 任何一个APU发电机电门在ON位

  • BTB和GCB位置被设置来防止两种电源供给同一个交流转换汇流条

  • 启动发电机的电压输出品质良好

  • AGCU接收到来自ECU的RTL信息

  • 外部电源控制器EPC断开

当存在闭合APB的信号时,BPCU发送信号给GCU来断开GCB,BPCU同时也发送一个断开的信号给外电源控制器EPC。

APB断开的情况:

当以下一个或者多个情况发生时,AGCU发送一个断开的信号给APB。

  • 当选择另外一个电源作为输入时(BPCU发送断开信号给GCU)

  • 两个APU发电机的电门都在OFF位

  • 给AGCU的RLT信号消失

  • APU电门在OFF位

  • APU火警电门在火警位

  • 电源品质不在正常范围内

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SCU
启动转换器SCU有以下两个功能:
  • 调整APU启动发电机的电源输出

  • 在APU启动过程中转动APU

SCU和AGCU一同工作来控制和调节APU启动发电机的电源输出。APU发电机控制继电器AGCR和启动发电机电压调节器在SCU内部。
在APU启动过程中,SCU使得启动发电机作为电机来驱动APU。

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SCU有以下功能:

  • 控制启动发电机的电压输出

  • 在APU启动过程中,将来自启动电源组件SPU的270VDC转换成交流电来激励启动发电机

  • 将故障数据传输给ECU(electronic control unit)

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GCB/APB/BTB
电源系统通过断路器向分配系统提供115VAC,400Hz,三相电。断路器也闭合或者断开28V直流电源系统的控制和指示电路。
所有的断路器都在电源分配板上(PDP),电源分配板在EE舱。

以下断路器在PDP1(P91):

  • BTB1\APB\GCB1

以下断路器在PDP2(P92):

  • BTB2\GCB2

每个断路器机构都有一个闭合和断开线圈。两个线圈在一个柱芯上工作。当断路器到达指令位置时,控制触点断开并移除指令电源。一个永磁铁将断路器保持在作动位置。
断路器有两种形式的触点:主和备辅助。主触点将交流电传送到转换汇流条。
每个断路器得到信号(指令)断开或闭合。GCB和BTB的信号来自于它们各自的GCU。APB信号来自AGCU。然而,BPCU也通过GCU和AGCU提供断路器断开和闭合的信号。
下列是辅助触点的功能:
  • 控制断路器的断开/闭合

  • 为BPCU提供位置状态信息

  • P5板上的汇流条电源指示

当断路器本身位于闭合位置时,有些辅助触点闭合,有些断开。当断路器达到断开位置时,辅助触点改变位置。
所有断路器都有相同的件号。

在EE舱内,断路器由相应的标牌来识别。

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断路器控制:

GCU和BPCU共同控制交流电源,当在P5-4面板上进行电源选择,GCU和BPCU控制BTB和GCB来确保一个电源加载在转换汇流条上,在电源加载在汇流条之前,一系列的指令和断路器的位置信号将会产生。

外部电源

BPCU控制外部电源的使用。BPCU通过每个断路器EPC上的辅助触点监控外部电源接触器、GCB和BTB的位置;BPCU同时也监控外部电源的品质,BPCU从电流互感器CT(current transformer)得到电流信号。BPCU通过电源分配面板内部的馈线监控线电压特性。

在闭合EPC之前,BPCU必须确保所有的GCB是断开的并且外部电源的品质是良好的。当选择外部电源作为电源输入时,BPCU使得GCU发送断开的指令给GCB和APB。EPC闭合之后,BPCU给GCU指令去闭合BTBs,BTBs闭合,此时转换汇流条1和2通过外部电源得电。

APU电源

下列部件控制APU电源::

  • APU GCU

  • BPCU

  • ENGINE GCUs

AGCU监控启动发电机和电源分配板1里的电源馈线上的电源品质。AGCU利用NCT(中性电流互感器)和DPCT(差动保护电流互感器)来监控电流相关特性。在APU电源进入转换汇流条之前,AGCU给BPCU发送信号来移除相关汇流条的其他电源供应。

当短暂地选择APU发电机电门1至ON位时,会发生以下顺序地相应:

  • AGCU监控APU启动发电机地电源品质(只有当APU电源品质良好时,后续响应才会发生)

  • AGCU将APU电源选择地信号传输给BPCU

  • BPCU给GCU1给一个断开GCB1的信号

  • BPCU给EPC一个断开信号

  • AGCU给APB一个闭合的信号

  • BPCU给GCU1信号来闭合BTB1

  • 如果转换汇流条2上没有电源,BPCU将给GCU2信号来闭合BTB2

如果转换汇流条2从另外的电源得电,此时必须人工将APU发电机2电门短暂地置于ON位。

发动机发电机电源

GCU监控IDG和馈线上的电源品质,GCU利用差动保护电流互感器来监控电流相关特性。GCB连接IDG和交流转换汇流条,在IDG连接到转换汇流条之前,GCU会发送信号给BPCU来移除其他电源给相应转换汇流条的电源供应。

闭合1号发电机电门会出现以下顺序的相应:
  • 如果有其他的电源供应,GCU将发送指令BTB1断开

  • BPCU获得BTB1的状态信息

  • 如果只给相应的转换汇流条供电,BPCU发送一个断开的信号给APB

  • 如果只给相应的转换汇流条供电,BPCU发送一个断开的信号给EPC

  • 如果发电机输出电压品质良好,GCU发送一个闭合的信号给GCB

  • 如果飞机上没有其他的供电电源,BTTB1和2都会闭合

闭合2号发电机电门类似。

自动功能

通常,需要人工选择某个电源才能使用之。然而,当以下情况发生时,两个GCBs会自动闭合,由IDGs提供电源给转换汇流条:

  • APU给两个转换汇流条供电

  • 飞机离开地面

  • APB断开

  • IDG电源品质良好

下述是APB可能断开的情形:

  • 机组关闭APU

  • APU启动发电机电流过载

  • APU启动发电机电源品质出问题

汇流条转换电门

BPCU监控汇流条转换电门位置来进行BTB控制,当汇流条转换电门在自动位时,BTB操作是自动的。汇流条转换电门一般置于AUTO位。

当把该电门置于OFF位时,便可人工控制BTBs。在将电门置于OFF位之前,人工控制取决于电源状况以及空地逻辑。当你把汇流条转换电门扳到OFF位时,会发生以下情况:
  • 如果每一个交流转换汇流条从各自的IDG得电,此时扳动电门值OFF位,BTBs将锁在开位(不能闭合)

  • 断开给两个交流转换汇流条供电的IDG对应的BTB(阻止汇流条转换到另一侧的交流转换汇流条)

  • 如果一个交流转换汇流条从其对应的IDG得电,另外一个交流转换汇流条从APU或者外电源得电,与IDG对应的BTB断开并锁定在断开位

  • 在地面,如果两个交流转换汇流条从APU启动发电机或者外电源得电,BTB位置不会发生变化

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P5面板指示

交流电系统,发电机,APU面板在P5头顶板上有下述灯光指示:

  • 地面电源可用(GRD POWER AVAILABLE)

  • 转换汇流条断开灯(1和2)(TRANSFER BUS OFF)

  • 源断开灯(SOURCE OFF)

  • 发电机汇流条断开灯(GEN OFF BUS)

  • APU发电机汇流条断开灯(APU GEN OFF BUS)

这些灯光都是可以摁压测试是否点亮,当把主暗亮测试电门扳到TEST位时诸上灯光亦能点亮。

地面电源可用灯:

当地面交流电源连接并且电源品质良好时,蓝色的地面电源可用灯点亮。BUS POWER CONTROL UNIT(BPCU)进行电源品质检查并给该灯提供接地点亮。该灯点亮时呈明亮状态,当灯光测试电门放在暗亮位时,该灯依旧明亮。

转换汇流条断开灯:

当交流转换汇流条没有电源供应时,相应的琥珀色转换汇流条断开灯点亮,转换汇流条断开灯点亮的时候就表明GCB和BTB是断开的。每一个交流转换汇流条有一个灯光指示。GCU监控转换汇流条的C相来控制该灯光接地。1号转换汇流条断开灯的电源来自于直流汇流条1;2号转换汇流条断开灯的电源来自于直流汇流条2和电瓶汇流条。

当任意一个TRANSFER BUS OFF灯点亮时,主警告灯点亮,警告牌上的ELEC灯也点亮。

源断开灯:

琥珀色的源断开灯指示交流转换汇流条并没有从所选择的电源得电,例如:当GCB1断开,交流转换汇流条1通过BTBs从IDG2得到电源,此时左侧的源断开灯点亮。

左侧的SOURCE OFF灯和以下电源相关:

  • IDG1

  • APU(左边的APU ENG电门)

  • 外电源(地面电源电门)

右侧类似。

BPCU监控APB和APU发电机电门的位置,将位置信息传给GCU来给SOURCE-OFF提供逻辑输入,GCU中的逻辑提供给SOURCE OFF灯接地。

发电机汇流条断开灯:

当发电机控制断路器GCB断开时,蓝色的发电机汇流条断开灯点亮。1号GEN OFF BUS灯的电源来自于BC BUS 1和电瓶汇流条;2号GEN OFF BUS的电源来自于DC BUS 2和电瓶汇流条。当GCB闭合时,该灯熄灭。

当电瓶汇流条有电并且GCB断开的时候,该灯点亮,该灯的操作仅仅取决于GCB的位置,不依赖于发动机操作或者IDG输出电源的情况。
APU发电机关断汇流条灯(APU GEN OFF BUS)

APU的电子控制组件ECU和辅助电源断路器APB控制该蓝色灯光。当ECU感受到APU转速超过95%并且不在冷关断循环,APU将提供一个RTL信号。当APB处于断开位置时,APB辅助触点为该灯提供一个电流接地。当APB闭合(即人工选择APU发电机电源)或者人工关断APU(RTL信号消失),该灯熄灭。

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