CN204946600U - 一种飞机交流电源系统三相中空主馈线构型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞机交流电源系统三相中空主馈线构型，由七根截面为圆环状的相同的空心电缆组成，其中一根作为三相中线N放置在中心位置，其余六根组成A、B、C三相相线，每相两根线，围绕三相中线N对称紧密放置，六根相线的中心构成正六边形的六个顶点，七根电缆通过外护套或者卡箍保持相对位置和形状。本实用新型中的主馈线结构与传统六边形结构圆形电缆主馈线结构相比，其阻抗特性好且载流量高。

Description

一种飞机交流电源系统三相中空主馈线构型

技术领域

本实用新型涉及一种应用于飞机交流电源系统的三相主馈线结构，属于电工技术和航空电气技术领域。

背景技术

随着多电和全电飞机的发展，飞机上各种电子系统日趋复杂，线路纵横密布，大大增加了机上电缆的使用量和敷设难度。飞机电源系统主馈线是从主发电机的功率输出端至相应的发电机接触器之间的导线，其位置示意图如附图1所示。变频交流电源已成为大型飞机电源系统中的主电源，随着其容量和频率的拓宽，主馈线的选择与敷设也成为一个重要问题，其性能和电源系统的电能质量、重量、可靠性和系统电磁兼容性密切相关。优化飞机电源系统主馈线结构有助于提高电能质量、减轻电源系统重量等。

发明内容

本实用新型为了进一步提高飞机电源系统中的电能质量、降低电压损耗以及减轻重量，提出一种基于中空结构的交流电源系统三相主馈线构型。

一种三相中空主馈线构型，其特征在于：由七根截面为圆环状的相同的空心电缆组成，其中一根作为三相中线N放置在中心位置，其余六根组成A、B、C三相相线，每相两根线，围绕三相中线N对称紧密放置，六根相线的中心构成一个正六边形的六个顶点，七根电缆通过外护套或者卡箍保持相对位置和形状。

优选地，空心电缆由最外层绝缘护套、中间层环状导体部分和最内层柔性复合材料环形支撑物组成。

进一步优选地，环状导体部分横截面内环半径r₁、外环半径r₂、横截面面积A、导体材料电导率γ、导体材料磁导率μ及导体中通过电流基波的角频率ω近似满足如下关系：

$d=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\ω}\mathrm{\μ}\mathrm{\γ}}}---\left(Eq.1\right)$

$r_1=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d+d)---\left(Eq.2\right)$

$r_2=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d-d)---\left(Eq.3\right).$

本实用新型技术方案能够提高飞机交流电源系统三相主馈线的载流量、降低阻抗、重量和体积。

附图说明

图1是飞机交流电源系统中主馈线位置示意图；

图2是本实用新型提供的中空三相交流主馈线构型的横截面图；

图3是本实用新型提供的中空三相交流主馈线中单根中空电缆横截面图；

图4是采用传统圆形电缆的六边形敷设结构图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步介绍本实用新型。

圆形导线在其中通入的电流为高频时集肤效应明显，电流在导体外面表比较集中，导体内部电流密度较低。采用中空导线可以改善集肤效应的影响。

图3中空心电缆由最外层绝缘护套11、中间层环状导体部分12和最内层柔性复合材料环形支撑物13组成。环状导体部分12横截面内环半径为r₁，外环半径为r₂，横截面面积为A，导体材料电导率为γ，导体材料磁导率为μ，导体中通过电流基波的角频率为ω，则集肤深度满足(Eq.1)

$d=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\ω}\mathrm{\μ}\mathrm{\γ}}}---\left(Eq.1\right)$

将空心电缆环状导体部分厚度设计成r₁-r₂＝d(Eq.4)，再根据导体面积的约束条件可以得到空心电缆环状导体部分的内半径为r₁、外环半径为r₂的优化值满足：

$r_1=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d+d)---\left(Eq.2\right)$

$r_2=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d-d)---\left(Eq.3\right)$

以下实施例针对目前大型飞机交流电源系统对主馈线载流量的实际需求，给出了几种特定中空结构主馈线的具体设计案例，主馈线位置如图1所示。

实施例一

如图3所示，实施例一使用的单根空心电缆记为型号Ⅰ，其外层绝缘护套11由绝缘材料XLETFE包裹，环状导体部分12由1000股铜截面积为0.1mm²的圆形导体绞合而成。单根空心电缆-型号1的有效铜截面积(即有效导电面积)为42mm²，其铜截面积近似圆形结构AWG电缆线规AWG1#的导体截面积(直径7.348mm)。单根空心电缆-型号Ⅰ的其他尺寸：内环半径为r₁＝2mm，外环半径为r₂＝4.168mm,其绝缘层厚度t＝1.406mm。

用单根空心电缆-型号Ⅰ构成的三相中空主馈线构型如图2所示(记为主馈线结构z1)和相同铜截面积的传统圆形六边形结构电缆的主馈线如图4所示(记为主馈线结构y1)相比较，通过有限元仿真分析可以得到表1中数据。

实施例一中，与三相中空主馈线构型z1对比的传统圆形六边形结构y1的单根导线尺寸为：r₁＝4.633mm，r₂＝6.264mm(相当于AWG00#号线)。

表1实施例一主馈线结构y1与z1比较结果

从以上比较可以看出：

(1)从重量情况看，中空结构z1主馈线比y1结构轻了31％。

(2)从体积情况看，中空结构z1所占体积较小，比y1结构小了22％。因为含有中空部分，所以散热较好。

(3)从阻抗特性来看，中空结构电缆的阻抗值却比圆形结构仅增大3.7％。因为中空结构z1的有效导电截面相比y1减少37.7％，但由于集肤效应对其影响较小，所以其阻抗仅略微增大3.7％。

实施例二

如图3所示，实施例二使用的单根空心电缆记为型号Ⅱ，内环半径为r₁＝3mm，外环半径为r₂＝5.101mm,其绝缘层厚度t＝1.488mm。

用单根空心电缆-型号Ⅱ构成的三相中空主馈线构型如图2所示(记为主馈线结构z2)和相同铜截面积的传统圆形六边形结构电缆的主馈线如图4所示(记为主馈线结构y2)相比较，通过有限元仿真分析可以得到表2中数据。

实施例二中，与三相中空主馈线构型z2对比的传统圆形六边形结构y2的单根导线尺寸为：r₁＝4.126mm，r₂＝5.614mm(相当于AWG0#号线)。

表2实施例二主馈线结构y2与z2比较结果

从以上比较可以看出：

(1)从阻抗特性看：当导体截面积相同时，电缆重量相同，但本实用新型的z2结构相比传统的y2阻抗降低17.1％；

(2)从载流量看，z2结构相比传统的y2最终温度降低约15.5℃。

以上实施例仅为进一步说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做无创造性改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.一种飞机交流电源系统三相中空主馈线构型，其特征在于：

由七根截面为圆环状的相同的空心电缆(1)组成，其中一根作为三相中线N放置在中心位置，其余六根组成A、B、C三相相线，每相两根线，围绕三相中线N对称紧密放置，六根相线的中心构成一个正六边形的六个顶点，七根电缆通过外护套或者卡箍(2)保持相对位置和形状。

2.如权利要求1所述的飞机交流电源系统三相中空主馈线构型，其特征在于：

空心电缆(1)由最外层绝缘护套(11)、中间层环状导体部分(12)和最内层柔性复合材料环形支撑物(13)组成。

3.如权利要求2所述的飞机交流电源系统三相中空主馈线构型，其特征在于：

环状导体部分(12)横截面内环半径r₁、外环半径r₂、横截面面积A、导体材料电导率γ、导体材料磁导率μ及导体中通过电流基波的角频率ω近似满足如下关系：

$d=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\ω}\mathrm{\μ}\mathrm{\γ}}}---\left(Eq.1\right)$

$r_1=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d+d)---\left(Eq.2\right)$

$r_2=\frac{1}{2}(A/\mathrm{\π}d-d)---\left(Eq.3\right).$

4.如权利要求2或3所述的飞机交流电源系统三相中空主馈线构型，其特征在于：

环状导体部分(12)由多股圆形细导线排列绞合而成。