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摘要:发电机根据电磁感应原理,转换电能、机械能,交流发电机作为航空电源系统的核心,排除发电机故障是维护飞行安全的重要措施。基于此,本文先分析了发电机工作原理,然后以几种常见故障为例,对故障原因和维修方法展开分析。以期能够准确识别发电机故障,提供更有效维修方法,保证稳定电能供应和飞行安全。
关键词:航空电源系统;交流发电机;电气故障;维修方法
引言:飞机电气系统运行状态受到交流发电机运行的影响,只有保障发电机工作状态良好,稳定运行,才能保证电气系统的稳定运行。航空电源系统由直流电网和交流电网沟通,交流发电机持续提供电能,保证电气系统平稳运行,为提高系统运行安全性,需要及时排查发电机故障,明确故障原因,才能让发电机恢复至正常运行状态,保障稳定的电源供应。
1 交流发电机工作原理
飞机电源系统主要包括主交流供电网以及应急供电网络构成。供电网络包括发电机、调频组件、电流互感器、控制保护组件等构成。交流发电机主要包括电枢和磁极。电枢作为转换电机电能和机械能的重要部件。磁极包括铁心和励磁绕组,磁极四周有磁场,可作为媒介应用。根据不同发电机旋转部件的差异,可以分为转电枢式和旋转磁极式,也就是说,在转电枢式发电机中,转子上的是电枢绕组,定子上的是磁极,由滑环和电刷运动产生电流[2]。在旋转磁极式,定子上的是电枢绕组,转子上的是磁极。按照磁极结构特征进行分类,有凸极式和隐极式两种。凸极式结构的发电机多应用于航空同步发电中,具有磁极外形特点。隐极式结构的发电机没有明显极形,多应用于高速汽轮中。
航空交流发电机应用整流器整流,使用硅二极管实现单向导电,三相桥式整流电路,使用双电极负二极管引出线和三相绕组连接,连接电位最低绕组的负二极管,从低电阻向正向电流循环,负载两端正负极不会发生变化,电流大小随时间变化。交流发电机发电过程中,通过蓄电池提供电流。励磁电流和电机转子电流同步,运行期间,发电机电压达到蓄电池电压时,發电机提供电流,实现自励,通过外部直流电压,提供给转子,则为它励。为保证飞行安全,供电网络稳定运行,需要及时察觉发电机故障,认真排查故障原因,解决故障问题,提高电源系统稳定性。
2 航空交流发电机主要故障及维修方法
2.1充电指示灯
充电指示灯可指导故障判断和维修,根据指示灯变化排除发电机故障。电源系统保证正常运转,是电气设备良好运作的关键。因此指示灯装置作为显示监测设备,可指导维修工作的开展。仪表上的显示系统和充电指示灯,作为最常使用的显示装置和监测装置,借助于电流表和电压表指示,可呈现出蓄电池电压、电流的变化。将指示灯安装在驾驶室仪表位置上,可发挥出报警功能。使用仪表显示方法监测,结果更加真实,具备较强的醒目性,需要对电压表和电流表密切关注。
指示灯依靠磁场二极管得到控制,蓄电池和输出端存在差值电压,从而对指示灯进行控制[2]。另外,交流发电机使用Y形和星形结构连接定子,存在中性点,可通过中性点电压控制充电指示灯。中性点位置变化直流输出电压,电压值约为发电机一半的输出电压。六管交流发电机采取这一方法进行指示灯的控制。
2.2不充电
在发电机保持中速运转状态时,电流表的指示灯正常亮起,使用电表测量并未处于充电状态。出现不充电的故障原因主要有:①发电机没有发电。可能由于定子绕组出现断短路故障,硅二极管出现断短路故障,或者电刷卡住。②发电机和蓄电池之间出现连线断脱故障。③调节器的故障。发电机出现不充电故障时,要依次排除故障,先要查看蓄电池、发电机的连线状态,若连线刚好,产生松动,要立即进行调整。然后将发电机F连线取下,使用导线将F搭铁。
2.3电流过大或过小
发电机在运行过程中,电流表显示出充电状态,但存在电流不稳定的问题,主要包括:
(1)电流不稳定
电流表的指针左右摆动,电流不稳定,多由于绕组接头已经松动,电刷磨损,造成发电机内部出现接触不良。发生电流表指针左右摆动时,要检查皮带松紧度,使用试灯检查,确定发动机运行状态,让发动机稳定运作。试灯明暗闪动,代表发电机存在故障,试灯检查发电机运行状态,要查看发电机调节器触点有无烧外电,无异常,可扣压电阻丝,检查断电状态,无异常,进一步查看调节器。
(2)电流过大
充电电流过大多由于调节器电压较高,或者调节器搭铁质量问题。首先检查调节器的电源线,检查磁场接线柱连接状态,是否有接错的情况。此外,可能由于发电机皮带连接充电线路产生松动,电刷上的弹簧弹力降低,滑环上有污渍堆积,电刷有严重磨损,造成发电机存在接触不良的情况[3]。依次检查排除故障原因,并进行修理。
(3)电流过小
蓄电池快要充满电时,充电电流减小不属于故障,但蓄电池有存电,无法充电,电流过小,属于故障。因此需要检查发电机中的驱动皮带,检查其是否出现松动,将端子接线拆除,使用螺丝刀,将F-搭铁。若充电量无变化,可替换新调节器维修,将发电机拆卸后展开维修。
2.4 保护误动作
保护误动作也是常见故障原因,保护电路误动作可以分为电子类和机械类。继电器由于触电灼伤、振动或者组件磨损,造成误保护动作,属于机械类故障,晶体类元件器受到环境影响,出现误动作为电子类故障。检测永磁机的输出频率和继电器动作,在输入信号未见变化的条件下,继电器误动作,造成执行电路的误保护动作。将激磁电路和发动机切断后,交流发电机没有输出,断电,可以替换继电器,让发电机正常工作。发电机控制器接口板分压电阻为510Ω,信号线缆上电流增加,抗干扰能力提高。分压电阻提高,可提高限值电压,峰值提高,让保护动作冗余增加,减少误动作出现的概率。
2.5 断电故障
在飞机滑跑阶段,主交流电网故障指示灯亮起,检查主发电机未见输出电压。将电门复位后接通电网,电网上各个参数均正常。飞机起飞后,主交流电网发电机故障再次燃起,交流发电机没有发现输出电压。出现断电故障应当立即着陆,中断飞行任务。检查短路故障,先调阅电网各零件信息,发电机中有B相电流互感器线圈,和衔铁间隙过小,检查云母垫片数量是否按照要求装配,若缺少云母垫片,多由于B相互感器运行期间,感应电压过高,造成短路故障。将发电机运行至额定负载,电流互感器输出电压检查,需要对A、B、C三相输出电路进行检查,若缺少测试点,可能引发断电故障。
另外飞机飞行期间,供电电网稳定,各项参数稳定,突然发生的断电故障。将相关电门复位后,检查各项参数是否正常输出,运行5分钟后,要立即返航着陆。检查电网各部件信息,检查各部件连接状态,若部件连接状态良好,无异常情况,可通过等效环境模拟实验进行分析。在振动环境中,继电器出现误保护动作造成短路故障。可通过更换继电器排除故障。
结论:综上所述,在航空交流发电机中最常使用充电指示灯判断发电机故障,常见故障包括不充电、电流过大或过小、保护误动作、断电故障等。为保证航空安全,维修人员应当注意汇总故障信息,密切关注发动机各部件质量,查看接线连接状态,认真排查故障原因,提高发电机运作稳定性。
参考文献:
[1]王立松.航空发动机电气故障检测系统设计探讨[J].科技创新导报,2019,16(22):4-5.
[2]兰小兵,张登平,赵飞,等.高可靠性航空发电机的短路电流分析[J].机电信息,2019(17):26-27.
[3]殷唯凯.一种基于振动环境下航空小型交流发电机的结构设计[J].机电信息,2019(17):148-149.
关键词:航空电源系统;交流发电机;电气故障;维修方法
引言:飞机电气系统运行状态受到交流发电机运行的影响,只有保障发电机工作状态良好,稳定运行,才能保证电气系统的稳定运行。航空电源系统由直流电网和交流电网沟通,交流发电机持续提供电能,保证电气系统平稳运行,为提高系统运行安全性,需要及时排查发电机故障,明确故障原因,才能让发电机恢复至正常运行状态,保障稳定的电源供应。
1 交流发电机工作原理
飞机电源系统主要包括主交流供电网以及应急供电网络构成。供电网络包括发电机、调频组件、电流互感器、控制保护组件等构成。交流发电机主要包括电枢和磁极。电枢作为转换电机电能和机械能的重要部件。磁极包括铁心和励磁绕组,磁极四周有磁场,可作为媒介应用。根据不同发电机旋转部件的差异,可以分为转电枢式和旋转磁极式,也就是说,在转电枢式发电机中,转子上的是电枢绕组,定子上的是磁极,由滑环和电刷运动产生电流[2]。在旋转磁极式,定子上的是电枢绕组,转子上的是磁极。按照磁极结构特征进行分类,有凸极式和隐极式两种。凸极式结构的发电机多应用于航空同步发电中,具有磁极外形特点。隐极式结构的发电机没有明显极形,多应用于高速汽轮中。
航空交流发电机应用整流器整流,使用硅二极管实现单向导电,三相桥式整流电路,使用双电极负二极管引出线和三相绕组连接,连接电位最低绕组的负二极管,从低电阻向正向电流循环,负载两端正负极不会发生变化,电流大小随时间变化。交流发电机发电过程中,通过蓄电池提供电流。励磁电流和电机转子电流同步,运行期间,发电机电压达到蓄电池电压时,發电机提供电流,实现自励,通过外部直流电压,提供给转子,则为它励。为保证飞行安全,供电网络稳定运行,需要及时察觉发电机故障,认真排查故障原因,解决故障问题,提高电源系统稳定性。
2 航空交流发电机主要故障及维修方法
2.1充电指示灯
充电指示灯可指导故障判断和维修,根据指示灯变化排除发电机故障。电源系统保证正常运转,是电气设备良好运作的关键。因此指示灯装置作为显示监测设备,可指导维修工作的开展。仪表上的显示系统和充电指示灯,作为最常使用的显示装置和监测装置,借助于电流表和电压表指示,可呈现出蓄电池电压、电流的变化。将指示灯安装在驾驶室仪表位置上,可发挥出报警功能。使用仪表显示方法监测,结果更加真实,具备较强的醒目性,需要对电压表和电流表密切关注。
指示灯依靠磁场二极管得到控制,蓄电池和输出端存在差值电压,从而对指示灯进行控制[2]。另外,交流发电机使用Y形和星形结构连接定子,存在中性点,可通过中性点电压控制充电指示灯。中性点位置变化直流输出电压,电压值约为发电机一半的输出电压。六管交流发电机采取这一方法进行指示灯的控制。
2.2不充电
在发电机保持中速运转状态时,电流表的指示灯正常亮起,使用电表测量并未处于充电状态。出现不充电的故障原因主要有:①发电机没有发电。可能由于定子绕组出现断短路故障,硅二极管出现断短路故障,或者电刷卡住。②发电机和蓄电池之间出现连线断脱故障。③调节器的故障。发电机出现不充电故障时,要依次排除故障,先要查看蓄电池、发电机的连线状态,若连线刚好,产生松动,要立即进行调整。然后将发电机F连线取下,使用导线将F搭铁。
2.3电流过大或过小
发电机在运行过程中,电流表显示出充电状态,但存在电流不稳定的问题,主要包括:
(1)电流不稳定
电流表的指针左右摆动,电流不稳定,多由于绕组接头已经松动,电刷磨损,造成发电机内部出现接触不良。发生电流表指针左右摆动时,要检查皮带松紧度,使用试灯检查,确定发动机运行状态,让发动机稳定运作。试灯明暗闪动,代表发电机存在故障,试灯检查发电机运行状态,要查看发电机调节器触点有无烧外电,无异常,可扣压电阻丝,检查断电状态,无异常,进一步查看调节器。
(2)电流过大
充电电流过大多由于调节器电压较高,或者调节器搭铁质量问题。首先检查调节器的电源线,检查磁场接线柱连接状态,是否有接错的情况。此外,可能由于发电机皮带连接充电线路产生松动,电刷上的弹簧弹力降低,滑环上有污渍堆积,电刷有严重磨损,造成发电机存在接触不良的情况[3]。依次检查排除故障原因,并进行修理。
(3)电流过小
蓄电池快要充满电时,充电电流减小不属于故障,但蓄电池有存电,无法充电,电流过小,属于故障。因此需要检查发电机中的驱动皮带,检查其是否出现松动,将端子接线拆除,使用螺丝刀,将F-搭铁。若充电量无变化,可替换新调节器维修,将发电机拆卸后展开维修。
2.4 保护误动作
保护误动作也是常见故障原因,保护电路误动作可以分为电子类和机械类。继电器由于触电灼伤、振动或者组件磨损,造成误保护动作,属于机械类故障,晶体类元件器受到环境影响,出现误动作为电子类故障。检测永磁机的输出频率和继电器动作,在输入信号未见变化的条件下,继电器误动作,造成执行电路的误保护动作。将激磁电路和发动机切断后,交流发电机没有输出,断电,可以替换继电器,让发电机正常工作。发电机控制器接口板分压电阻为510Ω,信号线缆上电流增加,抗干扰能力提高。分压电阻提高,可提高限值电压,峰值提高,让保护动作冗余增加,减少误动作出现的概率。
2.5 断电故障
在飞机滑跑阶段,主交流电网故障指示灯亮起,检查主发电机未见输出电压。将电门复位后接通电网,电网上各个参数均正常。飞机起飞后,主交流电网发电机故障再次燃起,交流发电机没有发现输出电压。出现断电故障应当立即着陆,中断飞行任务。检查短路故障,先调阅电网各零件信息,发电机中有B相电流互感器线圈,和衔铁间隙过小,检查云母垫片数量是否按照要求装配,若缺少云母垫片,多由于B相互感器运行期间,感应电压过高,造成短路故障。将发电机运行至额定负载,电流互感器输出电压检查,需要对A、B、C三相输出电路进行检查,若缺少测试点,可能引发断电故障。
另外飞机飞行期间,供电电网稳定,各项参数稳定,突然发生的断电故障。将相关电门复位后,检查各项参数是否正常输出,运行5分钟后,要立即返航着陆。检查电网各部件信息,检查各部件连接状态,若部件连接状态良好,无异常情况,可通过等效环境模拟实验进行分析。在振动环境中,继电器出现误保护动作造成短路故障。可通过更换继电器排除故障。
结论:综上所述,在航空交流发电机中最常使用充电指示灯判断发电机故障,常见故障包括不充电、电流过大或过小、保护误动作、断电故障等。为保证航空安全,维修人员应当注意汇总故障信息,密切关注发动机各部件质量,查看接线连接状态,认真排查故障原因,提高发电机运作稳定性。
参考文献:
[1]王立松.航空发动机电气故障检测系统设计探讨[J].科技创新导报,2019,16(22):4-5.
[2]兰小兵,张登平,赵飞,等.高可靠性航空发电机的短路电流分析[J].机电信息,2019(17):26-27.
[3]殷唯凯.一种基于振动环境下航空小型交流发电机的结构设计[J].机电信息,2019(17):148-149.