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老乔杂谈:解密备用直流汇流条的得电和控制逻辑

 呦呦名字没见过 2023-04-16 发布于福建

去年,本号出了一个关于电气系统的系列,这是自那个系列发布以来笔者第二次收到涉及备用直流汇流条问题的私信:

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笔者曾有针对性地研究过备用直流汇流条的得电逻辑和控制逻辑,在权衡之后采用了将备用直流汇流条衔接在1号直流汇流条之后的画法,这次正好一次性把这个问题讲明白。

前排建议:在进入正文之前,建议先回顾一下《老乔杂谈:直流/备用电源系统选择逻辑与故障分析(基础篇)》以确保获得更佳的阅读体验,尤其注意SPCU的K3、K5继电器相关描述。

0、省 流

正常情况下,备用直流汇流条由TRU1、TRU2和TRU3得电。当备用直流汇流条无法从任意TRU得电,且备用电源电门在AUTO位时,此时备用直流汇流条将会转由电瓶一侧的系统得电与1号直流汇流条失效与否无关

下面是详细解释:

1、备用直流汇流条的得电逻辑

1.1 FCOM

针对备用直流汇流条的得电逻辑,FCOM是这么描述的:

正常工作时,备用直流汇流条由1号、2号和3号变压整流器供电。】——FCOM

在电气系统的整体逻辑图(以双电瓶构型为例)是这样呈现的(红色部分):

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p.s.为便于描述,笔者将从三个TRU输出电流的交汇处称作A点。

1.2 SSM

针对【备用直流汇流条由1号、2号和3号变压整流器供电】这条结论,我们接着来看看机务手册SSM(System Schematic Manual)是怎么描述的:

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正常情况下(K5闭合、K3断开),备用直流汇流条由TRU1、TRU2和TRU3得电

解析:可以看到,在正常情况下,TRU1输出的电流(红色)到达位于BTR(汇流条连接继电器)左侧的A点,TRU2和TRU3输出的电流(蓝色绿色)通过闭合的BTR也能够到达A点。然后,汇聚的电流从A点出发,沿着暗红色的轨迹,最终汇聚到两个备用直流汇流条。

p.s.备用直流汇流条实际上由两个部分组成,并非单独一个,这种针对汇流条组成的简化特别是在飞行手册中是很常见的。

非正常情况下(K3闭合、K5断开),备用直流汇流条由电瓶一侧的系统得电

解析说得更精确一点,应该是从热电瓶汇流条处得电,或者统称从电瓶一侧的系统得电。

③ A点在1号直流汇流条的上游

解析根据基本电学知识,由于A点与1号直流汇流条输入端有相同的电压,一定程度上可以将这两个点位视作等效点位。从另外一个角度,我们也可以尝试描述电流的流向:要么TRU1的电流分别流向1号直流汇流条和A点,要么TRU2和/或TRU3的电流流经A点后到达1号直流汇流条,不存在电流从1号直流汇流条“反流”到A点的可能。

1.3 SDS

我们再来看看SDS的电气系统图(以双电瓶构型为例):

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上图与SSM相比简化了不少,但是基本的供电逻辑是一致的。

1.4 小结

总结仅仅从电流流向的角度来看,正常情况下备用直流汇流条由TRU1、TRU2和TRU3得电,在非正常情况下由电瓶一侧的系统得电,与1号直流汇流条没有直接的关系

2、备用直流汇流条的控制逻辑

2.1 FCOM

针对备用电源电门AUTO位,FCOM是这样描述的:

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以上描述很含糊,到底哪个是正常电源?备用电源指的又是啥?咋转换的到底?

2.2 SDS

参考SDS,这句话的意思其实是这样的:

【电门在自动位时,如1号交流转换汇流条或1号直流汇流条电源失效,则备用交流转换汇流条备用直流汇流条均转由电瓶一侧的系统(即热电瓶汇流条,后略)得电。】

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解析

① 1号交流转换汇流条失效会导致备用交流汇流条没电,因此当1号交流转换汇流条失效时会导致备用交流汇流条自动切换其得电逻辑,开始转向电瓶一侧的系统取电。

而根据FCOM“备用直流汇流条由1号、2号和3号变压整流器供电”,我们无法得出备用直流汇流条与1号直流汇流条之间的关系,也就无法解释为什么1号直流汇流条失效会导致备用直流汇流条的得电逻辑转换

SPCU是备用电源系统的控制核心,我们再来看看SPCU的相关描述,看看能否找到答案:

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红色+绿色+橙色可知:仅当同时满足【备用电源电门AUTO位】、【1号交流转换汇流条有电】和【1号直流汇流条有电】三个条件时,蓝色虚线内的与逻辑门才会输出高电平,使得K5能够闭合,确保备用交流和备用直流汇流条都从正常一侧的系统得电。

然而,在同一个图中,我重新标记了一下,看看诸位是否能够发现哪里不对劲?

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① 1号交流转换汇流条的电流能够通过闭合的K5继电器到达备用交流汇流条。BINGO!

1号直流汇流条的电流能够通过闭合的K5到达备用直流……WHAT THE FXXK?

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好家伙!自相矛盾?

既然如此,那么只好上绝活了——盘它!

3、逻辑验证

由于模拟软件没有【1/2号直流汇流条失效】的故障选项,因此本次验证过程有点绕:

⭐ 操作1:拔跳开关

根据SSM,拔出P91板的如下跳开关:

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DC BUS 1 XFR ------------ A1(决定性作用)

DC BUS 1 SECT 1 --------- A2

DC BUS 1 SECT 2 --------- C12

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如上图所示,红色箭头所示的三个跳开关都拔出之后,1号直流汇流条的SECT1和2都没电了,且1号直流汇流条本体只能从TRU1得电。

⭐ 操作2:设置TRU1失效

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当TRU1失效之后,此时1号直流汇流条应该完全失效,进而导致备用直流汇流条得电逻辑切换。

然而,结果如下(蓝色代表直流电,红色代表直流电,白色代表失效):

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结论:当1号直流汇流条失效时,K5和K3继电器纹丝不动!也就是说,备用直流汇流条不论是得电逻辑还是控制逻辑,实际上都与1号直流汇流条无关!也就是说,SPCU输入端的那个DC BUS 1指的绝对不应该是1号直流汇流条!

于是乎,为了证明我的猜想,通过对比SSM,笔者发现了SPCU逻辑图中所谓的DC BUS 1来源于下图中对应的P91电源分配面板E脚

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继续寻找E脚信号的来源:

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以此为基础继续讨论如下:

SPCU逻辑图中DC BUS 1不是1号直流汇流条,而是A点也就是说,只要任意TRU输出的电流能够到达A点(即能够通过A点到达备用直流汇流条),则备用直流汇流条不会发生得电逻辑转换

② 笔者之前的验证操作仅仅导致了1号直流汇流条失效,并未妨碍TRU2和TRU3向备用直流汇流条供电。根据上图指示,笔者继续拔出P92板的跳开关DC BUS 2 XFR(位置见上图标记),此时TRU3的电仍可以供给到备用直流汇流条,因此依然不会发生转换:

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笔者继续设置TRU3失效,得电逻辑终于发生转换:

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拓展讨论:发生转换还有另外一个原因,即E脚向SPCU的输入不仅是K5、K3的控制信号(控制逻辑)和供给备用直流汇流条(得电逻辑),同时,其还是SPCU NORMAL功能的电源。当SPCU NORMAL失去电源,SPCU将转由热电瓶汇流条提供SPCU STBY功能的电源(包括为备用直流汇流条供电)。上述两种功能的跳开关位置如下:

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那么,为什么在飞行手册和机务手册备用电源电门AUTO位的逻辑描述中都要提到1号直流汇流条呢?

仅考虑从正常一侧得电且不考虑特殊情况(比如笔者之前拔跳开关的操作),对比1号直流汇流条和备用直流汇流条在各种情况下的得失电逻辑可以得出下表:

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我们发现:二者要么同时有电,要么同时没电,这是因为A点和1号直流汇流条的输入端等效,我们可以认为三个TRU提供的电流汇聚在1号直流汇流条的输入端。只要1号直流汇流条有电,那么其输入端就有电流,那么A点也就必然有电流。换句话说:如果1号直流汇流条真的没电了,那么其输入端绝对不会有电流流入,也就意味着A点的电流同样出问题了

为什么不考虑诸如拔跳开关的情况呢?我们看下图就懂了:

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当DC 1 BUS XFR跳开时,A点和1号直流汇流条的输入端被隔离了,也就不再是等效点了,所以两个汇流条得失电一致性的基础也就没有了。

4、总 结

最后,笔者再不厌其烦地完整复述一遍:

当备用电源电门在AUTO位时,当备用交流汇流条无法从1号交流转换汇流条得电,或备用直流汇流条无法从任意一个TRU得电时,备用交流汇流条和备用直流汇流条转由电瓶一侧的系统得电。

逻辑其实非常简单,需要明确的是:绝大多数情况下,错误的将【1号直流汇流条有电与否】作为【备用直流汇流条是否能够从TRUs得电】的“替代”是没问题的。但是,既然是“替代”,它就绝对不等同于正确。

至于笔者在之前的一系列电气相关文章中将备用直流汇流条与1号直流汇流条相连,形成了上下级的关系,这又是为什么呢?

原因主要有如下几点:

1、上下级关系的画法,主要突出了控制逻辑而非真实得电逻辑,能够很好地印证手册关于备用电源电门AUTO位的描述(尽管是错的,或者不妨说是“薛定谔的对”。。。),对于飞行员这个职业而言,控制逻辑更贴近于实际应用和分析。

2、【1号直流汇流条有电与否】从逻辑上来说虽然是错误的,但是反而能够印证绝大多数情况,从把问题化繁为简这个角度来说,也不失为一种以退为进。

波音明面上告诉你【1号直流汇流条】,背地里采用【备用直流汇流条能够从任意一个TRU得电】来控制,这是造成少部分人产生困惑的根本原因。

希望本文能够帮助到那些跟我一样“苦备用直流汇流条久矣”的朋友,从此往后,大家再也不用纠结于此了。

(完)

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