一种多分区的三相电加热单元制造技术

本公开涉及一种多分区的三相电加热单元，包括多个加热条，该多个加热条分为三个分区，每个分区的一端用于耦合到三相电源的A、B、C相之一，且另一端均用于耦合到该三相电源的N相，其中该三个分区中至少有一个分区进一步分为两个子区，该两个子区跨该三个分区中至少另一个分区的两侧布置，并且该两个子区之间通过导体耦合在一起。体耦合在一起。体耦合在一起。

【技术实现步骤摘要】
一种多分区的三相电加热单元


[0001]本公开一般涉及电防/除冰系统，尤其涉及防/除冰电加热功能单元的加热分区及加热条的设计。

技术介绍

[0002]电防/除冰系统工作时，系统电功率消耗较大。例如，一款200～300座级的民用飞机，其机翼电防冰系统工作时功率消耗可达150
‑
200kW。即便工作在除冰模式，能量消耗也在50
‑
70kW。为实现对电能的有效利用，需按照防护区域局部的能量需求进行供给，降低总的能量消耗。
[0003]另一方面，机翼等部件由复合材料制成。若加热分区设计不当导致防/除冰系统中至少部分加热分区工作温度过高，则会损坏/损伤机翼，给飞机造成安全隐患。
[0004]因此，需要在防/除冰电加热功能单元的加热分区及加热条的设计上进行改进。

技术实现思路

[0005]本公开的一方面涉及一种多分区的三相电加热单元，包括多个加热条，该多个加热条分为三个分区，每个分区的一端用于耦合到三相电源的A、B、C相之一，且另一端均用于耦合到该三相电源的N相，其中该三个分区中至少有一个分区进一步分为两个子区，该两个子区跨该三个分区中至少另一个分区的两侧布置，并且该两个子区之间通过导体耦合在一起。
[0006]根据一示例性实施例，该三个分区包括1区、2区、3区，其中该三个分区中至少有一个分区进一步分为两个子区包括该2区进一步分为两个子区，并且其中该三相电加热单元的分区依次被布置为该1区、该2区的第一子区、该3区、以及该2区的第二子区，
[0007]根据一示例性实施例，每个分区的加热条包括相应分区内的横向蛇形分布排列。
[0008]根据一示例性实施例，当该三相电加热单元被布置于机翼上时，该1区处于机翼上侧远离机翼前缘处，该3区处于机翼前缘，该2区的第一子区位于机翼上侧靠近机翼前缘处并处于该1区与3区之间，并且该2区的第二子区位于机翼下侧靠近机翼前缘处。
[0009]根据一示例性实施例，该三相电加热单元被配置成使得该3区的功率密度最高，该2区的功率密度次高，并且该1区的功率密度最低。
[0010]根据一示例性实施例，该3区进一步包括位于三个分区左右两侧中至少一侧的侧方加热条。
[0011]根据一示例性实施例，该3区进一步包括位于三个分区左右两侧的侧方加热条，并且该侧方加热条被布置成包围所有分区的部分或整个侧边。
[0012]根据一示例性实施例，当该三相电加热单元处于除冰工作模式时，该3区作为热刀被预先启动。
[0013]根据一示例性实施例，该三个分区的该另一端均耦合到同一连接点，并且通过该连接点耦合到该三相电源的N相。
[0014]根据一示例性实施例，该多个加热条中的每个加热条的功率密度是基于载荷需求来设计的。
[0015]根据一示例性实施例，每个加热条包括一个或多个区段，其中该多个加热条中的每个加热条的功率密度基于载荷需求来设计包括通过该一个或多个区段的形状和尺寸来实现所需的功率密度。
[0016]根据一示例性实施例，该一个或多个区段包括两个或更多个不同宽度的矩形区段及其两两之间衔接的梯形区段。
[0017]根据一示例性实施例，每个加热条的功率密度基于载荷需求来设计包括通过改变加热条内部加热膜的疏密程度来达到所需的功率密度。
附图说明
[0018]图1示出了现有技术的三相三区加热方案的示图。
[0019]图2示出了根据本公开一示例性方面的三相四区加热方案的示图。
[0020]图3A示出了根据本公开一示例性方面的三相四区加热方案的加热区展开平面图及电路设计的示意图。
[0021]图3B示出了根据本公开一示例性方面的三相四区加热方案的加热区展开平面图及电路设计的示意图。
[0022]图4示出了根据本公开另一示例性方面的三相四区加热方案的加热区展开平面图及电路设计的示意图。
[0023]图5示出了根据本公开示例性方面的加热条设计的示意图。
[0024]图6示出了根据本公开的示例性实施例的加热条内部加热膜布局的示图。
[0025]图7示出了根据本公开一示例性方面的三相四区加热方案的功率密度设计要求与设计结果的对照图。
具体实施方式
[0026]为了更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本申请的实施例进行详细描述。
[0027]应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例的罗列。基于本公开中描述的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造习惯劳动的情况下所获得的所有其他变化例都属于本申请的保护范围。
[0028]图1示出了现有技术的三相三区加热方案100的示图。电防/除冰系统一般可采用机上三相交流电230VAC作为供电电源。电防/除冰系统电源消耗较大。因此，为降低输电线缆上的电能浪费，降低线缆压降，可将电热区布置分为3个加热区，每相电为一块加热区单独供电。每块加热区等效为一发热电阻。考虑到需保障三相电流平衡，每块分区的电阻值一般需相同。
[0029]图1的上半部分示出了机翼前缘的示意图。如所可见，在三相三区加热方案100中，机翼前缘被分为三个加热分区，分别标注为1区、2区和3区，其中1区为机翼上侧，2区为机翼前侧，3区为机翼下侧。在此示例中，机翼前缘的2区的载荷需求最高、1区和3区次之。
[0030]为了分三区加热，三相电源的A、B、C三相电可分别供给上述三个加热区，即1区、2
区和3区。例如，每个区的加热条的一端可被耦合到三相电源的其中一相(例如，A、B、C相)，而另一端可被耦合到三相电源的N相(即，中线，或称O相)。从而，通过六个供电线路实现分区加热。
[0031]图1的下半部分示出了与这三个加热分区对应的载荷需求和功率分配。如所可见，曲线示出了各个加热分区的载荷需求，而各个阴影矩形则示出了相应加热分区的功率分配。如所可见，具有最高载荷需求的2区获得最高的功率分配，具有较高载荷需求的1区获得次高的功率分配，而载荷需求较低的3区则获得最低的功率分配。
[0032]然而，载荷需求线以下的空白区域表明，在至少一部分区域，例如1区中靠近2区的一端、以及3区中靠近2区的一端，存在功率分配不足而达不到载荷需求的情况。另一方面，载荷需求线之上的阴影区域表明，在至少另一部分区域，例如1区中远离2区的一端、以及3区中远离2区的一端，存在功率分配超过载荷需求的情况。当功率分配不足时，相应的区域容易结冰而改变机翼剖面形状，使升力降低，阻力加大，甚至使飞行操纵困难和飞行不稳定。而当功率分配过剩时，轻则浪费能量，重则潜在损伤机翼，带来安全隐患。
[0033]由于飞机机翼或短舱前缘差异，防护区区域内部所需防冰/除冰加热功率密度有所差异。在进行分区加热设计设计时，需同时兼顾电能三相平衡和局部功率优化供给，按需供给境地总功率需求，同时还需考虑分区结果对加工制造及功能单元产品寿命的影响。通过有效的设计，可以对加热防护区进行设计优化，以降低能量消耗，并根据不同区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多分区的三相电加热单元，包括：多个加热条，所述多个加热条分为三个分区，每个分区的一端用于耦合到三相电源的A、B、C相之一，且另一端均用于耦合到所述三相电源的N相，其中所述三个分区中至少有一个分区进一步分为两个子区，所述两个子区跨所述三个分区中至少另一个分区的两侧布置，并且所述两个子区之间通过导体耦合在一起。2.如权利要求1所述的三相电加热单元，其中所述三个分区包括1区、2区、3区，其中所述三个分区中至少有一个分区进一步分为两个子区包括所述2区进一步分为两个子区，并且其中所述三相电加热单元的分区依次被布置为所述1区、所述2区的第一子区、所述3区、以及所述2区的第二子区。3.如权利要求2所述的三相电加热单元，其中每个分区的加热条包括相应分区内的横向蛇形分布排列。4.如权利要求2所述的三相电加热单元，其中当所述三相电加热单元被布置于机翼上时，所述1区处于机翼上侧远离机翼前缘处，所述3区处于机翼前缘，所述2区的第一子区位于机翼上侧靠近机翼前缘处并处于所述1区与3区之间，并且所述2区的第二子区位于机翼下侧靠近机翼前缘处。5.如权利要求4所述的三相电加热单元，其中所述三相电加热单元被配置成使得所述3区的功率密度最高，所述2区的功率密度次高，并且所述1区的功率密度最低。6.如权利要求5所述的三相电加热单元，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白斌，胡伟学，吴静玮，谭正文，章儒宸，李阳，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：