航空交流發電機的主要故障及維修研究

辛宇鵬 寧博 楊毅

摘要：發電機根據電磁感應原理，轉換電能、機械能，交流發電機作為航空電源系統的核心，排除發電機故障是維護飛行安全的重要措施。基于此，本文先分析了發電機工作原理，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。以期能夠準確識別發電機故障，提供更有效維修方法，保證穩定電能供應和飛行安全。

關鍵詞：航空電源系統;交流發電機;電氣故障;維修方法

引言：飛機電氣系統運行狀態受到交流發電機運行的影響，只有保障發電機工作狀態良好，穩定運行，才能保證電氣系統的穩定運行。航空電源系統由直流電網和交流電網溝通，交流發電機持續提供電能，保證電氣系統平穩運行，為提高系統運行安全性，需要及時排查發電機故障，明確故障原因，才能讓發電機恢復至正常運行狀態，保障穩定的電源供應。

1 交流發電機工作原理

飛機電源系統主要包括主交流供電網以及應急供電網絡構成。供電網絡包括發電機、調頻組件、電流互感器、控制保護組件等構成。交流發電機主要包括電樞和磁極。電樞作為轉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，可作為媒介應用。根據不同發電機旋轉部件的差異，可以分為轉電樞式和旋轉磁極式，也就是說，在轉電樞式發電機中，轉子上的是電樞繞組，定子上的是磁極，由滑環和電刷運動產生電流[2]。在旋轉磁極式，定子上的是電樞繞組，轉子上的是磁極。按照磁極結構特征進行分類，有凸極式和隱極式兩種。凸極式結構的發電機多應用于航空同步發電中，具有磁極外形特點。隱極式結構的發電機沒有明顯極形，多應用于高速汽輪中。

航空交流發電機應用整流器整流，使用硅二極管實現單向導電，三相橋式整流電路，使用雙電極負二極管引出線和三相繞組連接，連接電位最低繞組的負二極管，從低電阻向正向電流循環，負載兩端正負極不會發生變化，電流大小隨時間變化。交流發電機發電過程中，通過蓄電池提供電流。勵磁電流和電機轉子電流同步，運行期間，發電機電壓達到蓄電池電壓時，發電機提供電流，實現自勵，通過外部直流電壓，提供給轉子，則為它勵。為保證飛行安全，供電網絡穩定運行，需要及時察覺發電機故障，認真排查故障原因，解決故障問題，提高電源系統穩定性。

2 航空交流發電機主要故障及維修方法

2.1充電指示燈

充電指示燈可指導故障判斷和維修，根據指示燈變化排除發電機故障。電源系統保證正常運轉，是電氣設備良好運作的關鍵。因此指示燈裝置作為顯示監測設備，可指導維修工作的開展。儀表上的顯示系統和充電指示燈，作為最常使用的顯示裝置和監測裝置，借助于電流表和電壓表指示，可呈現出蓄電池電壓、電流的變化。將指示燈安裝在駕駛室儀表位置上，可發揮出報警功能。使用儀表顯示方法監測，結果更加真實，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，交流發電機使用Y形和星形結構連接定子，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，電壓值約為發電機一半的輸出電壓。六管交流發電機采取這一方法進行指示燈的控制。

2.2不充電

在發電機保持中速運轉狀態時，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。出現不充電的故障原因主要有：①發電機沒有發電。可能由于定子繞組出現斷短路故障，硅二極管出現斷短路故障，或者電刷卡住。②發電機和蓄電池之間出現連線斷脫故障。③調節器的故障。發電機出現不充電故障時，要依次排除故障，先要查看蓄電池、發電機的連線狀態，若連線剛好，產生松動，要立即進行調整。然后將發電機F連線取下，使用導線將F搭鐵。

2.3電流過大或過小

發電機在運行過程中，電流表顯示出充電狀態，但存在電流不穩定的問題，主要包括：

（1）電流不穩定

電流表的指針左右擺動，電流不穩定，多由于繞組接頭已經松動，電刷磨損，造成發電機內部出現接觸不良。發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，確定發動機運行狀態，讓發動機穩定運作。試燈明暗閃動，代表發電機存在故障，試燈檢查發電機運行狀態，要查看發電機調節器觸點有無燒外電，無異常，可扣壓電阻絲，檢查斷電狀態，無異常，進一步查看調節器。

（2）電流過大

充電電流過大多由于調節器電壓較高，或者調節器搭鐵質量問題。首先檢查調節器的電源線，檢查磁場接線柱連接狀態，是否有接錯的情況。此外，可能由于發電機皮帶連接充電線路產生松動，電刷上的彈簧彈力降低，滑環上有污漬堆積，電刷有嚴重磨損，造成發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。因此需要檢查發電機中的驅動皮帶，檢查其是否出現松動，將端子接線拆除，使用螺絲刀，將F-搭鐵。若充電量無變化，可替換新調節器維修，將發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境影響，出現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，造成執行電路的誤保護動作。將激磁電路和發動機切斷后，交流發電機沒有輸出，斷電，可以替換繼電器，讓發電機正常工作。發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，減少誤動作出現的概率。

2.5 斷電故障

在飛機滑跑階段，主交流電網故障指示燈亮起，檢查主發電機未見輸出電壓。將電門復位后接通電網，電網上各個參數均正常。飛機起飛后，主交流電網發電機故障再次燃起，交流發電機沒有發現輸出電壓。出現斷電故障應當立即著陸，中斷飛行任務。檢查短路故障，先調閱電網各零件信息，發電機中有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，感應電壓過高，造成短路故障。將發電機運行至額定負載，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，可能引發斷電故障。

另外飛機飛行期間，供電電網穩定，各項參數穩定，突然發生的斷電故障。將相關電門復位后，檢查各項參數是否正常輸出，運行5分鐘后，要立即返航著陸。檢查電網各部件信息，檢查各部件連接狀態，若部件連接狀態良好，無異常情況，可通過等效環境模擬實驗進行分析。在振動環境中，繼電器出現誤保護動作造成短路故障。可通過更換繼電器排除故障。

結論：綜上所述，在航空交流發電機中最常使用充電指示燈判斷發電機故障，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，維修人員應當注意匯總故障信息，密切關注發動機各部件質量，查看接線連接狀態，認真排查故障原因，提高發電機運作穩定性。

參考文獻：

[1]王立松.航空發動機電氣故障檢測系統設計探討[J].科技創新導報，2019，16（22）：4-5.

[2]蘭小兵，張登平，趙飛，等.高可靠性航空發電機的短路電流分析[J].機電信息，2019（17）：26-27.

[3]殷唯凱.一種基于振動環境下航空小型交流發電機的結構設計[J].機電信息，2019（17）：148-149.