一种直升机馈线短路保护电路

技术领域

本发明属于航空器电气控制技术，涉及起动系统与发电系统的工作转换以及发电系统保护功能设计，具体涉及一种直升机馈线短路保护电路。

背景技术

目前的直升机起动发电系统在起动结束时，由于接触器的自身特性，其触点的释放需要一定的延时，使得起动信号的停止先于起动接触器的释放，而馈线短路保护抑制功能同样是由起动信号控制。这就导致起动结束时的馈线短路保护抑制功能会在起动接触器释放前终止，馈线短路保护生效时馈线与地线流经的电流仍存在差异，使得系统保护出现异常。发电机控制器在误判断发生馈线短路的情况下将正常工作的起动发电机励磁断开，并断开主接触器线圈的供电，误导驾驶员对电源系统状态的判断，干扰驾驶员的正常操作。若是在空中进行发动机起动，则会进一步加重驾驶员负担，为飞行安全带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种直升机馈线短路保护电路，改进系统对于起动/发电阶段转换的控制逻辑，避免馈线短路误保护的发生，提升驾驶员飞行体验。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种直升机馈线短路保护电路，包括起动发电机、发电机控制器、主接触器、起动接触器、负端互感器以及正端互感器，其中：

主接触器的主触点的一端连接至发电机汇流条，另一端连接起动发电机；起动接触器的主触点的一端连接至发电机汇流条，另一端连接起动发电机；起动接触器的辅助触点具有常闭和常闭两个位置，正端互感器与起动接触器的辅助触点常闭位置串联；发电机控制器具有馈线短路保护功能以及馈线短路保护抑制功能，发电机控制器与负端互感器以及正端互感器连接；正端互感器的绕线设置在主接触器的主触点与起动发电机之间的线路上，负端互感器的绕线设置在起动发电机的地线上，负端互感器和正端互感器共同组成差动回路，为起动发电机提供馈线短路保护。

进一步地，起动接触器有主触点和组辅助触点，起动接触器的线圈得到供电时，其主触点和组辅助触点同步转换：起动接触器的主触点吸合时，其辅助触点由常闭位置切换至常开位置；主触点断开时，其辅助触点由常开位置逐渐恢复至常闭位置。

进一步地，起动阶段，发电机控制器收到起动信号，会触发自身的馈线短路保护抑制功能，同时向起动接触器的线圈提供正电，起动接触器的主触点吸合时，其辅助触点相应动作，起动发电机工作于起动机状态；起动接触器吸合后，辅助触点由常闭位置转为常开位置，正端互感器与发电机控制器的连接线路在辅助触点的控制下断开，差动回路相应断开，馈线短路保护功能因失去信号无法触发。

进一步地，起动阶段结束时，发电机控制器的起动信号终止，馈线短路保护抑制功能相应停止，起动发电机转为发电机状态；起动接触器的线圈失去供电，但由于接触器自身特性，其主触点与辅助触点均会短时间保留在现有位置，此时，流经正端互感器与负端互感器的电流将产生较大差异，由于辅助触点仍保留在常开位置，差动回路仍为开路，正端互感器不会向发电机控制器提供馈线短路保护信号。

进一步地，在起动接触器的主触点与辅助触点释放后，主触点断开，不再有电流进入起动发电机，其正端互感器与负端互感器也不会再感生电势；此时差动回路中已不再有馈线短路保护信号，不会导致发电机控制器产生误保护。

进一步地，起动接触器释放后，其辅助触点相应回到常闭位置，馈线短路保护功能恢复正常；此时起动发电机的馈线与地线均没有电流流过，馈线短路保护功能不会执行误保护。

进一步地，起动发电机转为发电状态时，起动接触器不会动作，馈线短路保护功能不受其影响。

进一步地，起动发电机馈线短路时，馈线上的电流将从短路点直接流回至起动发电机的地线，不再有电流流经正端互感器，正端互感器因电流瞬时的变化而感生电势，负端互感器和正端互感器不再平衡，差动回路向发电机控制器提供保护信号；发电机控制器将据此信号判断起动发电机的馈线发生短路，从而断开起动发电机的励磁并使主接触器释放，以隔离短路故障。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

1.本发明利用同一接触器主触点与辅助触点同步转换的特点，将馈线短路保护信号与起动接触器的工作状态结合起来，使馈线短路保护的抑制时间与起动工作时间保持一致，在发动机起动阶段使馈线短路保护功能无法接收故障信号。

2.在起动状态，可避免馈线短路保护功能产生误动作，影响起动发电机工作状态的转换；在发电状态，不影响馈线短路保护功能的正常工作。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

本发明在直升机电源系统中增加互感器信号控制电路，通过结合发动机起动状态，使为馈线短路保护功能提供信号的差动回路与起动接触器的工作状态同步，以消除馈线短路保护功能误保护情况。

参见附图，本发明提供的一种直升机馈线短路保护电路，包括起动发电机1、发电机控制器2、主接触器3(含主触点3-1)、起动接触器4(含主触点4-1、辅助触点4-2)、负端互感器5、正端互感器6，其中：

主接触器3的主触点3-1的一端连接至发电机汇流条，另一端连接起动发电机1；起动接触器4的主触点4-1的一端连接至发电机汇流条，另一端连接起动发电机1；起动接触器4的辅助触点4-2具有常闭和常闭两个位置，正端互感器6与起动接触器4的辅助触点4-1常闭位置串联，使其信号与起动接触器4的工作状态同步；发电机控制器2具有馈线短路保护功能以及馈线短路保护抑制功能，发电机控制器2与负端互感器5以及正端互感器6连接；正端互感器6的绕线设置在主接触器3的主触点3-1与起动发电机1之间的线路上，负端互感器5的绕线设置在起动发电机1的地线上。负端互感器5和正端互感器6共同组成差动回路，为起动发电机1提供馈线短路保护，保护区域为起动发电机1输出端至正端互感器6。正常工作时，若起动发电机1的输出电流发生变化，负端互感器5和正端互感器6均会随电流变化而感生电势，由于起动发电机1的馈线与地线上流经的电流相等，负端互感器5和正端互感器6的感生电势也是相等的，两种电势会相互抵消，差动回路中不会产生保护信号。起动发电机1馈线短路时，馈线上的电流将从短路点直接流回至发电机地线，因此，不再有电流流经正端互感器6，正端互感器6因电流瞬时的变化而感生电势，负端互感器5和正端互感器6不再平衡，差动回路向发电机控制器2提供保护信号；发电机控制器2将据此信号判断起动发电机1的馈线发生短路，从而断开起动发电机1的励磁并使主接触器3释放，以隔离短路故障。

本方案中，起动接触器4有主触点4-1和组辅助触点4-2，起动接触器4的线圈得到供电时，其主触点4-1和组辅助触点4-2同步转换：起动接触器4的主触点4-1吸合时，其辅助触点4-2由常闭位置切换至常开位置；主触点4-1断开时，其辅助触点4-2由常开位置逐渐恢复至常闭位置。利用主触点4-1和组辅助触点4-2的这一特性，将为馈线短路保护提供信号的差动回路与起动接触器的1组辅助触点4-2串联，使其信号受起动接触器4工作状态的控制。

起动阶段，发电机控制器2收到起动信号，会触发自身的馈线短路保护抑制功能，同时向起动接触器4的线圈提供正电，起动接触器4的主触点4-1吸合时，其辅助触点4-2相应动作，起动发电机1工作于起动机状态；起动接触器4吸合后，辅助触点4-2由常闭位置转为常开位置，正端互感器6与发电机控制器2的连接线路在辅助触点4-2的控制下断开，差动回路相应断开，馈线短路保护功能因失去信号无法触发。

起动阶段结束时，发电机控制器2的起动信号终止，馈线短路保护抑制功能相应停止，起动发电机1转为发电机状态；起动接触器4的线圈失去供电，但由于接触器自身特性，其主触点4-1与辅助触点4-2均会短时间保留在现有位置，此时，流经正端互感器6与负端互感器5的电流将产生较大差异，由于辅助触点4-2仍保留在常开位置，差动回路仍为开路，正端互感器6不会向发电机控制器2提供馈线短路保护信号，在起动接触器4的主触点4-1与辅助触点4-2释放后，因主触点4-1断开，不再有电流进入起动发电机1，其正端互感器6与负端互感器5也不会再感生电势；尽管辅助触点4-2的恢复会使正端互感器6与发电机控制器2之间的线路再次接通，差动回路恢复接通状态，此时差动回路中已不再有馈线短路保护信号，不会导致发电机控制器2产生误保护。

上述设计使得尽管起动信号已中止，馈线短路保护抑制功能不再起作用，由于起动接触器4的辅助触点4-2尚未恢复至常闭位置，正端互感器6的信号线保持断开，错误的馈线短路信号仍不会输入到发电机控制器2中，馈线短路保护功能不会被触发。

起动接触器4释放后，其辅助触点4-2相应回到常闭位置，馈线短路保护功能恢复正常；此时起动发电机1的馈线与地线均没有电流流过，馈线短路保护功能不会执行误保护；在整个起动过程及起动/发电转换阶段，馈线短路保护功能均处于停止工作状态。

起动发电机1转为发电状态时，起动接触器4不会动作，馈线短路保护功能不受其影响。

实施例：

AC312E型直升机电源系统中采用了该控制电路。

系统构型及相关器件安装位置说明：

AC312E型直升机电源系统包含两套发电子系统，两套子系统的控制完全相同，以其中一套子系统为例作为明说。

左发电机正端互感器、左发电机主接触器及左起动接触器均安装于左发电机配电盒内，便于相互间的线路连接。

左发电机负端互感器安装于左发电机接地线附近。

馈线短路保护系统工作状态说明：

左发动机起动时，左起动接触器的线圈得到供电，其主触点及辅助触点均动作，一方面主触点接通使左起动发电机得到供电，作为动力源起动发动机；另一方面辅助触点同步由常闭位置转至常开位置，使左正端互感器的差动回路变为开路，馈线短路保护功能被抑制。

此时，左起动发电机的馈线没有电流，起动线路有电流，地线也有与起动线路相同的电流。尽管左起动发电机的馈线与地线上的电流不一致，左发电机正端互感器与负端互感器感生电势不平衡，由于差动回路已断开，不会触发馈线短路保护功能。

左发动机起动结束后，左起动接触器线圈失去供电，其主触点与辅助触点仍保留在线圈通电状态的位置，尽管左起动发电机仍会得到供电，使左起动发电机馈线与地线流经的电流出现差异，但馈线短路保护功能的差动回路也同样处于开路状态，左发电机正端互感器感生的电势不会进入左发电机控制器，不会触发馈线短路保护功能。

在左起动接触器释放时，左发电机正端互感器的差动回路接通，馈线短路保护功能恢复正常。但左起动发电机也同时失去供电，其地线不再有电流，与馈线电流不存在电流差，两个互感器均不会感生电势，同样不会触发馈线短路保护功能。

通过采用该控制电路，可避免起动与发电转换阶段馈线短路保护功能的异常触发。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。