辛宇鵬 寧博 楊毅
摘要:發(fā)電機(jī)根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)換電能、機(jī)械能,交流發(fā)電機(jī)作為航空電源系統(tǒng)的核心,排除發(fā)電機(jī)故障是維護(hù)飛行安全的重要措施?;诖?,本文先分析了發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī);電氣故障;維修方法
引言:飛機(jī)電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)受到交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響,只有保障發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)良好,穩(wěn)定運(yùn)行,才能保證電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)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(jī)持續(xù)提供電能,保證電氣系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行,為提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性,需要及時排查發(fā)電機(jī)故障,明確故障原因,才能讓發(fā)電機(jī)恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài),保障穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
1 交流發(fā)電機(jī)工作原理
飛機(jī)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(jī)、調(diào)頻組件、電流互感器、控制保護(hù)組件等構(gòu)成。交流發(fā)電機(jī)主要包括電樞和磁極。電樞作為轉(zhuǎn)換電機(jī)電能和機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)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(jìn)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(jī)多應(yīng)用于航空同步發(fā)電中,具有磁極外形特點(diǎn)。隱極式結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)沒有明顯極形,多應(yīng)用于高速汽輪中。
航空交流發(fā)電機(jī)應(yīng)用整流器整流,使用硅二極管實(shí)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(jī)發(fā)電過程中,通過蓄電池提供電流。勵磁電流和電機(jī)轉(zhuǎn)子電流同步,運(yùn)行期間,發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到蓄電池電壓時,發(fā)電機(jī)提供電流,實(shí)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(yùn)行,需要及時察覺發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)故障。電源系統(tǒng)保證正常運(yùn)轉(zhuǎn),是電氣設(shè)備良好運(yùn)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(bào)警功能。使用儀表顯示方法監(jiān)測,結(jié)果更加真實(shí),具備較強(qiáng)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(jìn)行控制[2]。另外,交流發(fā)電機(jī)使用Y形和星形結(jié)構(gòu)連接定子,存在中性點(diǎn),可通過中性點(diǎn)電壓控制充電指示燈。中性點(diǎn)位置變化直流輸出電壓,電壓值約為發(fā)電機(jī)一半的輸出電壓。六管交流發(fā)電機(jī)采取這一方法進(jìn)行指示燈的控制。
2.2不充電
在發(fā)電機(jī)保持中速運(yùn)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(jī)沒有發(fā)電。可能由于定子繞組出現(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(jī)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(jī)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(jī)的連線狀態(tài),若連線剛好,產(chǎn)生松動,要立即進(jìn)行調(diào)整。然后將發(fā)電機(jī)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(jī)在運(yùn)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(jī)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(jī)運(yùn)行狀態(tài),讓發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)作。試燈明暗閃動,代表發(fā)電機(jī)存在故障,試燈檢查發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),要查看發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)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(jìn)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(jī)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(jī)存在接觸不良的情況[3]。依次檢查排除故障原因,并進(jìn)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(jī)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(jī)拆卸后展開維修。
2.4 保護(hù)誤動作
保護(hù)誤動作也是常見故障原因,保護(hù)電路誤動作可以分為電子類和機(jī)械類。繼電器由于觸電灼傷、振動或者組件磨損,造成誤保護(hù)動作,屬于機(jī)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(jī)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(hù)動作。將激磁電路和發(fā)動機(jī)切斷后,交流發(fā)電機(jī)沒有輸出,斷電,可以替換繼電器,讓發(fā)電機(jī)正常工作。發(fā)電機(jī)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(hù)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(jī)滑跑階段,主交流電網(wǎng)故障指示燈亮起,檢查主發(fā)電機(jī)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(jī)起飛后,主交流電網(wǎng)發(fā)電機(jī)故障再次燃起,交流發(fā)電機(jī)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(jī)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(yùn)行期間,感應(yīng)電壓過高,造成短路故障。將發(fā)電機(jī)運(yùn)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(jìn)行檢查,若缺少測試點(diǎn),可能引發(fā)斷電故障。
另外飛機(jī)飛行期間,供電電網(wǎng)穩(wěn)定,各項(xiàng)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(xiàng)參數(shù)是否正常輸出,運(yùn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。在振動環(huán)境中,繼電器出現(xiàn)誤保護(hù)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(jī)中最常使用充電指示燈判斷發(fā)電機(jī)故障,常見故障包括不充電、電流過大或過小、保護(hù)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(jī)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(jī)運(yùn)作穩(wěn)定性。
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