某型交流發電機控制器“右交斷電”故障分析

葉成世 王桂芳 陳林

摘要：采用從系統—產品—器件逐步遞進的方法和故障樹分析法，對某型交流發電機控制器“右交斷電”故障進行分析，并對導致故障的繼電器深入開展失效分析。從分析中得出，有必要對繼電器等電氣器件進行梳理分類，開展壽命試驗及深修狀態摸底評估，增加必要的器件維修和檢測手段，為改進修理模式提供可靠依據，最大程度地降低飛機修理質量風險。

關鍵詞：斷電；告警；繼電器；失效分析

Keywords：break；alarm；relay；fault analysis

1 故障情況

大修的某架飛機在地面雙發起動成功后，“右交斷電”信號燈亮，飛行員故障清單（PFL）報右交流發電機通道故障。

2 故障原因分析

2.1 系統工作原理分析

某型交流發電機控制器是國產某型三代飛機主交流電源系統的重要部件，與交流發電機、電流互感器組件共同組成該飛機的主交流電源系統。在該交流電源系統中，交流發電機控制器具有調壓、控制和保護等功能，向機上交流用電設備提供高品質的交流電源，同時，交流發電機控制器與供電管理中心（PCU）交聯，共同檢測交流電源系統各部件的工作狀態，以提高產品及系統的可維護性。交流發電機控制器主要由蓋板組件、前面板組件、后面板組件、外殼組件和8塊印制線路板組成。

右發動機起動成功后，當交流發電機控制器檢測到的右發電機電壓、頻率符合投網條件時，交流發電機控制器內部的AP5線路板輸出控制信號，使前面板上的J2繼電器接通。J2繼電器的常開觸點接通后，輸出28V電壓到機上2號主交流接觸器GTB2線圈，此時GTB2的常開觸點A2-A1、B2-B1、 C2-C1接通，使發電機電壓輸出到三相右主交流匯流條的A相、B相、C相；GTB2的常閉觸點G-H斷開；常閉觸點V-W斷開。

系統框圖如圖1所示。

2.2 系統故障樹

通過分析，建立如圖2所示的故障樹，因交流發電機控制器故障導致“右交斷電”信號燈亮的可能性有AP5電路板故障、產品內部線路故障、前面板故障等。

產品在設備上通電時，以數字多用表測試AP5電路板時輸出電壓正常，排除AP5故障。對AP8轉接板、AP6轉接板以及中間線路進行檢查，檢查結果為接觸良好，無斷路和觸點虛焊等現象。

拆下前面板對內部J2繼電器單獨通電檢查，繼電器不工作。

2.3 最小失效單元定位

通過梳理交流發電機控制器前面板組件原理圖（見圖3）發現，當AP5板MOS管接通后，輸出接地信號到J2繼電器的線圈X2（-）時，繼電器J2上電轉換，常開觸點A2-A1接通，觸點A1（接到產品插頭b）輸出28V“主接觸器接通命令”到機上GTB2接觸器。

單獨檢查J2繼電器（型號M83536/2-026M），發現觸點不轉換，因此對該繼電器進行失效分析。

1）外觀檢查

繼電器外觀形貌如圖4所示，經觀察，繼電器外觀良好。

2）參數測量

室溫下，利用直流電源及直流毫歐表測試繼電器電性能，線圈電阻為514.2 Ω，符合要求。在不加激勵狀態下測試其常閉觸點，為開路；在施加激勵狀態下測試其常開觸點，為開路，不符合要求。

3）X射線檢查

利用X射線設備檢查繼電器J2封裝內的缺陷、損傷。經觀察，發現繼電器J2轉換引腳的連接片消失，如圖5所示。

4）PIND檢測

對樣品F1進行PIND檢測，器件內部有明顯的噪聲爆發，說明內部有結構松動或可移動的多余物。

5）開封后內部目檢

檢查繼電器J2內部是否有與失效模式相關的結構異常或缺陷并確定失效位置。

采用機械方法對繼電器進行開封，繼電器開封后形貌如圖6所示。圖中藍色圈中轉換引腳的連接片脫落，黑色圈中繼電器支架4個焊點全部脫開。

繼電器支架焊點形貌如圖7所示，從圖中圈出部分可以看出，繼電器支架焊點表面有明顯的過熱燒蝕變黑現象。

6）失效分析結果

通過以上檢查，判斷故障原因為：J2繼電器支架的4個焊點因焊接溫度控制不當，導致焊接不良，在振動工作條件下繼電器支架焊點脫開，轉換引腳連接片脫落，繼電器失效。

綜上，該起故障最小失效單元為繼電器J2。

3 故障驗證

在機上右發動機啟動成功后，因交流發電機控制器內部的J2繼電器不工作，未輸出28V“主接觸器接通命令”到機上GTB2接觸器，使GTB2接觸器不工作，發電機電壓未連接到匯流條；同時，GTB2接觸器的常閉觸點W-V和G-H均為接通狀態，SGJ-4告警計算機發出“右交斷電”信號，機上“右交斷電”信號燈亮，NAMP同時上傳信號，PFL報右交流發電機通道故障。

更換J2繼電器后，交流發電機控制器工作正常，開環和閉環試驗均正常。

4 總結

根據失效分析結論，J2繼電器支架位于繼電器內部，支架焊點脫落時X射線無法有效發現，分解檢查會破壞繼電器的密封性。因此，制定的等效檢查措施為：制作轉接電纜，在修理過程中從插頭端對J2繼電器的電性能進行單獨通電檢查，檢查項目為啟動釋放電壓、觸點電阻、線圈電阻，可以有效提高繼電器內部機械結構和電性能的檢測深度，以提前發現故障隱患。

參考文獻

[1]孫聰，季曉光，陳希成，等.飛機地勤培訓教材[Z].沈陽飛機研究所.2006.

[2]嚴東超，等.飛機電氣系統總體設計[M].北京：航空工業出版社.2001.

作者簡介

葉成世，工程師，主要從事電氣專業飛機修理技術工作。

王桂芳，工程師，主要從事電氣專業飛機修理技術工作。

陳林，工程師，主要從事電氣專業飛機修理技術工作。