摘 要：根據(jù)諧振電路的工作原理提出了一種航空交流發(fā)電機欠速保護(hù)器的設(shè)計方案。設(shè)計了欠速敏感電路、延時電路和故障信號邏輯處理電路，同時與某型飛機交流發(fā)電機進(jìn)行了聯(lián)機調(diào)試，證實了該設(shè)計方案正確可行。 <!--摘要CH(結(jié)束)←-->
<!--→關(guān)鍵CH(開始)--> 關(guān)鍵詞：諧振電路；欠速保護(hù)；電路設(shè)計
1引言
恒速恒頻交流電源由于具有適用范圍廣、配電及用電設(shè)備重量輕、發(fā)電機的單、并聯(lián)運行容易以及電氣性能好、供電質(zhì)量高等優(yōu)點，而在現(xiàn)代飛機上得到廣泛的應(yīng)用。航空發(fā)電機一般由飛機發(fā)動機驅(qū)動，但直接傳動飛機交流發(fā)電機得不到恒頻的交流電。因此，在飛機發(fā)動機和發(fā)電機之間應(yīng)加裝恒速傳動裝置以解決這一矛盾。但是，當(dāng)傳動裝置發(fā)生故障時，發(fā)電機就可能出現(xiàn)超速和欠速現(xiàn)象，即出現(xiàn)超頻或欠頻故障。頻率的故障除影響自動控制設(shè)備的正常工作外，還會影響其它電磁設(shè)備的正常工作。如過頻故障將引起旋轉(zhuǎn)用電器的過速，長時間的過速會造成機械損傷；而欠頻故障則將引起電磁器件的磁負(fù)荷增大以致于使它們過載甚至過熱燒毀。因此，在發(fā)生過頻或欠頻故障時，必須采用保護(hù)裝置將發(fā)電機從電網(wǎng)上切除。在帶有恒速傳動裝置的系統(tǒng)中，由于超速故障在恒速傳動裝置中有保護(hù)
措施，它可使恒速傳動裝置在超速時自動脫扣而停止轉(zhuǎn)動，因此發(fā)電機只需對欠頻進(jìn)行保護(hù)。
2總體設(shè)計方案
在設(shè)計時，可按以下幾步來進(jìn)行：
�。�1）利用諧振電路的工作原理來設(shè)計低頻敏感電路。
�。�2）為了防止發(fā)電機在正常運行的過渡過程中保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動作，在保護(hù)裝置動作前必須有一定的延時，因此必須設(shè)置延時電路，以使保護(hù)裝置在電源頻率低于360Hz時能具有一定的延時；而在電源頻率低于320Hz時，幾乎不需經(jīng)過延時（很短的延時）動作。
�。�3）頻率故障一般都是由于傳動裝置的故障引起的，故在發(fā)生頻率故障時，只需斷開發(fā)電機接觸器GC，而激磁控制繼電器GCR不應(yīng)動作，以保證在故障排除后，發(fā)電機能及時進(jìn)入電網(wǎng)。
該保護(hù)器的總體設(shè)計方案原理圖如圖1所示。
筆者設(shè)計的欠頻保護(hù)電路如圖2所示。它由低頻敏感電路、延時電路（包括反延時和固定延時電路）以及“或”門邏輯電路組成。
3．1頻率敏感電路
該電路由電感和電容串聯(lián)的電壓諧振回路構(gòu)成。電感L1和電容C1串聯(lián)回路的諧振頻率為360Hz，而電感L1和L2與電容C1串聯(lián)回路的諧振頻率為320Hz，分別低于對應(yīng)頻率的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。
3．2反延時電路
由于電源頻率低于320Hz時要求保護(hù)器立即動作，所以該延時電路采用反延時特性進(jìn)行設(shè)計，如圖2中的反延時電路。其中的運算放大器YF接成差動輸入，頻率敏感電路A點的輸出電壓經(jīng)整流、濾波、分壓后，送到運算放大器的同相端，其反相端由穩(wěn)壓管DZ1提供發(fā)電機頻率為320Hz所對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速正常時，同相端的輸入電壓低于基準(zhǔn)電壓UDZ1，運算放大器處于反向輸入狀態(tài)，其輸出端電壓為低電平。當(dāng)發(fā)電機發(fā)生低頻故障時，運算放大器同相端的輸入電壓將大于反相端，放大器翻轉(zhuǎn)，其輸出端電壓為高電平。運算放大器不僅對
輸入信號起放大作用，同時還起到反延時作用。頻率越低，A點的輸出電壓越高，延時時間越短。
在發(fā)電機出現(xiàn)一連串瞬時頻率低于320Hz時，電容器C6上將積累一定電荷，如不及時釋放，當(dāng)達(dá)到一定值后將會使后級電路產(chǎn)生誤操作。
該電路可通過改變R19來調(diào)節(jié)運算放大器的工作點電壓。其延時時間由下式?jīng)Q定：
t＝R21C6［（UA／UDZ1）－（R21＋R22）／R21］
根據(jù)上式，當(dāng)UDZ1較小時，R21C6對t的影響較大，故要改變t可主要調(diào)節(jié)R21和C6的值；當(dāng)UDZ1較大時，R22／R21對t的影響較大，故可通過調(diào)節(jié)R22和R21的比值來改變延時時間。
3．3固定延時電路
為了防止保護(hù)電路的拒動作和誤動作，在電源頻率低于360Hz時，電路將在一定的延時時間后才動作，所以該電路采用固定延時特性進(jìn)行設(shè)計，如圖2所示。它由開關(guān)放大器（晶體管BG1、BG2組成的施密特電路）和單結(jié)晶體管BG3構(gòu)成的觸發(fā)電路組成。正常時的狀態(tài)是BG1截止，BG2飽和導(dǎo)通，并將電容器上的電位鉗位于一定值。由于C4充電回路的時間常數(shù)較大，故延時較長。延時時間可以通過改變電阻R14來調(diào)節(jié)。該延時時間由下式?jīng)Q定：
t＝RWC4ln［E／（E－UP3）］
式中，RW為電阻R12、R13、R14串聯(lián)的電阻值。
3．4邏輯判斷電路
該電路采用LM14001“或”門集成電路進(jìn)行設(shè)計，如圖2中的右上部分。兩延時電路的輸出信號經(jīng)“或”邏輯處理后，其輸出可作為后級控制電路可控硅的驅(qū)動信號。兩個通道中只要有一路信號為高電位輸出，就能觸發(fā)發(fā)電機接觸器GC控制電路中的可控硅導(dǎo)通；而斷開發(fā)電機接觸器GC，可使故障電機退出電網(wǎng)。
3．5穩(wěn)壓電源電路
由于采用集成芯片進(jìn)行電路的設(shè)計，而機上電源不能滿足集成芯片的工作要求。為了給集成電路提供高品質(zhì)的電源，選用SW7815集成穩(wěn)壓器將機上28V直流電變換為15V，以便為集成芯片提供工作電壓。其原理電路如圖3所示。
