航空交流發(fā)電機的主要故障及維修研究

辛宇鵬 寧博 楊毅

摘要：發(fā)電機根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)換電能、機械能，交流發(fā)電機作為航空電源系統(tǒng)的核心，排除發(fā)電機故障是維護飛行安全的重要措施?；诖?，本文先分析了發(fā)電機工作原理，然后以幾種常見故障為例，對故障原因和維修方法展開分析。以期能夠準(zhǔn)確識別發(fā)電機故障，提供更有效維修方法，保證穩(wěn)定電能供應(yīng)和飛行安全。

關(guān)鍵詞：航空電源系統(tǒng);交流發(fā)電機;電氣故障;維修方法

引言：飛機電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)受到交流發(fā)電機運行的影響，只有保障發(fā)電機工作狀態(tài)良好，穩(wěn)定運行，才能保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。航空電源系統(tǒng)由直流電網(wǎng)和交流電網(wǎng)溝通，交流發(fā)電機持續(xù)提供電能，保證電氣系統(tǒng)平穩(wěn)運行，為提高系統(tǒng)運行安全性，需要及時排查發(fā)電機故障，明確故障原因，才能讓發(fā)電機恢復(fù)至正常運行狀態(tài)，保障穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

1 交流發(fā)電機工作原理

飛機電源系統(tǒng)主要包括主交流供電網(wǎng)以及應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。供電網(wǎng)絡(luò)包括發(fā)電機、調(diào)頻組件、電流互感器、控制保護組件等構(gòu)成。交流發(fā)電機主要包括電樞和磁極。電樞作為轉(zhuǎn)換電機電能和機械能的重要部件。磁極包括鐵心和勵磁繞組，磁極四周有磁場，可作為媒介應(yīng)用。根據(jù)不同發(fā)電機旋轉(zhuǎn)部件的差異，可以分為轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式，也就是說，在轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子上的是電樞繞組，定子上的是磁極，由滑環(huán)和電刷運動產(chǎn)生電流[2]。在旋轉(zhuǎn)磁極式，定子上的是電樞繞組，轉(zhuǎn)子上的是磁極。按照磁極結(jié)構(gòu)特征進行分類，有凸極式和隱極式兩種。凸極式結(jié)構(gòu)的發(fā)電機多應(yīng)用于航空同步發(fā)電中，具有磁極外形特點。隱極式結(jié)構(gòu)的發(fā)電機沒有明顯極形，多應(yīng)用于高速汽輪中。

航空交流發(fā)電機應(yīng)用整流器整流，使用硅二極管實現(xiàn)單向?qū)щ?，三相橋式整流電路，使用雙電極負(fù)二極管引出線和三相繞組連接，連接電位最低繞組的負(fù)二極管，從低電阻向正向電流循環(huán)，負(fù)載兩端正負(fù)極不會發(fā)生變化，電流大小隨時間變化。交流發(fā)電機發(fā)電過程中，通過蓄電池提供電流。勵磁電流和電機轉(zhuǎn)子電流同步，運行期間，發(fā)電機電壓達到蓄電池電壓時，發(fā)電機提供電流，實現(xiàn)自勵，通過外部直流電壓，提供給轉(zhuǎn)子，則為它勵。為保證飛行安全，供電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行，需要及時察覺發(fā)電機故障，認(rèn)真排查故障原因，解決故障問題，提高電源系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2 航空交流發(fā)電機主要故障及維修方法

2.1充電指示燈

充電指示燈可指導(dǎo)故障判斷和維修，根據(jù)指示燈變化排除發(fā)電機故障。電源系統(tǒng)保證正常運轉(zhuǎn)，是電氣設(shè)備良好運作的關(guān)鍵。因此指示燈裝置作為顯示監(jiān)測設(shè)備，可指導(dǎo)維修工作的開展。儀表上的顯示系統(tǒng)和充電指示燈，作為最常使用的顯示裝置和監(jiān)測裝置，借助于電流表和電壓表指示，可呈現(xiàn)出蓄電池電壓、電流的變化。將指示燈安裝在駕駛室儀表位置上，可發(fā)揮出報警功能。使用儀表顯示方法監(jiān)測，結(jié)果更加真實，具備較強的醒目性，需要對電壓表和電流表密切關(guān)注。

指示燈依靠磁場二極管得到控制，蓄電池和輸出端存在差值電壓，從而對指示燈進行控制[2]。另外，交流發(fā)電機使用Y形和星形結(jié)構(gòu)連接定子，存在中性點，可通過中性點電壓控制充電指示燈。中性點位置變化直流輸出電壓，電壓值約為發(fā)電機一半的輸出電壓。六管交流發(fā)電機采取這一方法進行指示燈的控制。

2.2不充電

在發(fā)電機保持中速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，電流表的指示燈正常亮起，使用電表測量并未處于充電狀態(tài)。出現(xiàn)不充電的故障原因主要有：①發(fā)電機沒有發(fā)電?？赡苡捎诙ㄗ永@組出現(xiàn)斷短路故障，硅二極管出現(xiàn)斷短路故障，或者電刷卡住。②發(fā)電機和蓄電池之間出現(xiàn)連線斷脫故障。③調(diào)節(jié)器的故障。發(fā)電機出現(xiàn)不充電故障時，要依次排除故障，先要查看蓄電池、發(fā)電機的連線狀態(tài)，若連線剛好，產(chǎn)生松動，要立即進行調(diào)整。然后將發(fā)電機F連線取下，使用導(dǎo)線將F搭鐵。

2.3電流過大或過小

發(fā)電機在運行過程中，電流表顯示出充電狀態(tài)，但存在電流不穩(wěn)定的問題，主要包括：

（1）電流不穩(wěn)定

電流表的指針左右擺動，電流不穩(wěn)定，多由于繞組接頭已經(jīng)松動，電刷磨損，造成發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)接觸不良。發(fā)生電流表指針左右擺動時，要檢查皮帶松緊度，使用試燈檢查，確定發(fā)動機運行狀態(tài)，讓發(fā)動機穩(wěn)定運作。試燈明暗閃動，代表發(fā)電機存在故障，試燈檢查發(fā)電機運行狀態(tài)，要查看發(fā)電機調(diào)節(jié)器觸點有無燒外電，無異常，可扣壓電阻絲，檢查斷電狀態(tài)，無異常，進一步查看調(diào)節(jié)器。

（2）電流過大

充電電流過大多由于調(diào)節(jié)器電壓較高，或者調(diào)節(jié)器搭鐵質(zhì)量問題。首先檢查調(diào)節(jié)器的電源線，檢查磁場接線柱連接狀態(tài)，是否有接錯的情況。此外，可能由于發(fā)電機皮帶連接充電線路產(chǎn)生松動，電刷上的彈簧彈力降低，滑環(huán)上有污漬堆積，電刷有嚴(yán)重磨損，造成發(fā)電機存在接觸不良的情況[3]。依次檢查排除故障原因，并進行修理。

（3）電流過小

蓄電池快要充滿電時，充電電流減小不屬于故障，但蓄電池有存電，無法充電，電流過小，屬于故障。因此需要檢查發(fā)電機中的驅(qū)動皮帶，檢查其是否出現(xiàn)松動，將端子接線拆除，使用螺絲刀，將F-搭鐵。若充電量無變化，可替換新調(diào)節(jié)器維修，將發(fā)電機拆卸后展開維修。

2.4 保護誤動作

保護誤動作也是常見故障原因，保護電路誤動作可以分為電子類和機械類。繼電器由于觸電灼傷、振動或者組件磨損，造成誤保護動作，屬于機械類故障，晶體類元件器受到環(huán)境影響，出現(xiàn)誤動作為電子類故障。檢測永磁機的輸出頻率和繼電器動作，在輸入信號未見變化的條件下，繼電器誤動作，造成執(zhí)行電路的誤保護動作。將激磁電路和發(fā)動機切斷后，交流發(fā)電機沒有輸出，斷電，可以替換繼電器，讓發(fā)電機正常工作。發(fā)電機控制器接口板分壓電阻為510Ω，信號線纜上電流增加，抗干擾能力提高。分壓電阻提高，可提高限值電壓，峰值提高，讓保護動作冗余增加，減少誤動作出現(xiàn)的概率。

2.5 斷電故障

在飛機滑跑階段，主交流電網(wǎng)故障指示燈亮起，檢查主發(fā)電機未見輸出電壓。將電門復(fù)位后接通電網(wǎng)，電網(wǎng)上各個參數(shù)均正常。飛機起飛后，主交流電網(wǎng)發(fā)電機故障再次燃起，交流發(fā)電機沒有發(fā)現(xiàn)輸出電壓。出現(xiàn)斷電故障應(yīng)當(dāng)立即著陸，中斷飛行任務(wù)。檢查短路故障，先調(diào)閱電網(wǎng)各零件信息，發(fā)電機中有B相電流互感器線圈，和銜鐵間隙過小，檢查云母墊片數(shù)量是否按照要求裝配，若缺少云母墊片，多由于B相互感器運行期間，感應(yīng)電壓過高，造成短路故障。將發(fā)電機運行至額定負(fù)載，電流互感器輸出電壓檢查，需要對A、B、C三相輸出電路進行檢查，若缺少測試點，可能引發(fā)斷電故障。

另外飛機飛行期間，供電電網(wǎng)穩(wěn)定，各項參數(shù)穩(wěn)定，突然發(fā)生的斷電故障。將相關(guān)電門復(fù)位后，檢查各項參數(shù)是否正常輸出，運行5分鐘后，要立即返航著陸。檢查電網(wǎng)各部件信息，檢查各部件連接狀態(tài)，若部件連接狀態(tài)良好，無異常情況，可通過等效環(huán)境模擬實驗進行分析。在振動環(huán)境中，繼電器出現(xiàn)誤保護動作造成短路故障?？赏ㄟ^更換繼電器排除故障。

結(jié)論：綜上所述，在航空交流發(fā)電機中最常使用充電指示燈判斷發(fā)電機故障，常見故障包括不充電、電流過大或過小、保護誤動作、斷電故障等。為保證航空安全，維修人員應(yīng)當(dāng)注意匯總故障信息，密切關(guān)注發(fā)動機各部件質(zhì)量，查看接線連接狀態(tài)，認(rèn)真排查故障原因，提高發(fā)電機運作穩(wěn)定性。

參考文獻：

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