某型飞机电源系统的故障分析及排除方法

2014-07-13杨文杰施全芝

西安航空学院学报 2014年3期

关键词：调压器插头蓄电池

杨文杰，姜霖，施全芝

(1.空军第一航空学院航空仪电工程系，河南信阳 464000； 2.中国人民解放军93920部队，陕西汉中 723231)

引言

电源系统是飞机上最重要的系统之一，如果电源系统出现故障，飞机上的所有用电设备将不能工作。因此加强电源系统的检查和快速排除故障就显得十分重要。下面以某型飞机电源系统为例进行分析。

1 电源系统供电的逻辑关系分析

掌握电源系统供电逻辑关系是分析电源系统电路的关键，否则在通电检查过程中就不能及时发现故障，更谈不上分析、排除故障了。某型飞机共有三种电源供电设备，分别是地面电源、飞机发电机和机载蓄电池，但这三种电源不能同时向飞机供电，而是根据一定的逻辑关系进行供电。在地面通电检查时，通常用地面电源向飞机用电设备供电(应急情况可短时间用机载蓄电池供电)，飞行中是飞机发电机供电，如果发电机出现故障，则由机载蓄电池供电。当三种电源均与飞机相连时，其供电顺序为：地面电源、发电机、机载蓄电池。即当地面电源向飞机供电时，即使发电机能正常发电，也不能向飞机上的用电设备供电；当拔掉地面电源后，由发电机向用电设备供电，同时给蓄电池充电；当发电机出现故障不能向用电设备供电时，由蓄电池为保证飞行安全必须的用电设备供电[1]。

如果电源的供电关系不符合上述逻辑，则认为电源系统出现了故障。由于发电机电压和地面电源的电压相近，仅通过电压表不能判明是发电机供电还是地面电源供电，必须借助发电机故障信号灯的亮灭才能正确判断；地面电源和蓄电池供电时，发电机故障信号灯均燃亮，但大功率用电设备的工作情况不同。在检查电源系统供电逻辑关系时，通常通过观察电压表的指示、发电机故障信号灯是否燃亮及大功率用电设备是否工作来判断是这三种电源中的哪个电源向用电设备供电[2]，如表1所示。

表1 三种电源供电关系表

从表1中可以看出，当发电机故障信号灯亮时，如果大功率用电设备能工作，则为地面电源供电，否则为机载蓄电池供电；当大功率用电设备能工作时，如发电故障信号灯亮，则为地面电源供电，否则为发电机供电；当电压表指示电压低于28时，为蓄电池供电，否则为地面电源或发电机供电，此时，若发电机故障信号灯亮，则为地面电源供电，否则为发电机供电。

2 故障分析方法

在检查过程中，当供电逻辑关系不正常时，需要确定故障类型，根据不同的类型分析故障原因，找出故障部位，排除故障。下面分别介绍这三种电源不能正常供电时的分析方法。

2.1 飞机蓄电池不供电

在装有机载蓄电池的飞机上，当不插地面电源、飞机发动机不开车的情况下，接通总电门，机载蓄电池应向飞机除大功率用电设备以外的设备供电。

接通总电门后，如电压表无指示，所有用电设备均不工作，则表明机载蓄电池不能向飞机供电。此时应判明蓄电池是否有电，若蓄电池有电，通断总电门时听不到蓄电池接触器工作的声音，则应按下述方法进行故障查找：

首先拔开蓄电池插头，测量蓄电池“+”孔与飞机机体之间的电阻，在接通总电门后，其电阻应小于3.8欧，否则是蓄电池“+”孔→蓄电池接触器线圈→13D继电器常闭触头→总电门→搭铁线路接触不良或断路，如图1所示。

图1 某型飞机电源系统简化原理图

如果能够听到蓄电池接触工作的声音，则是蓄电池接触器有故障，更换蓄电池接触器即可排除故障。

2.2 地面电源不供电

插上地面电源后，地面电源是否向飞机供电，取决于是否接通了“机上蓄电池、地面电源”电门即总电门，因此若地面电源不能向飞机供电，则应查找地面电源“电门电路”。其方法是：首先在插拔地面电源时，注意倾听13D继电器的工作声音，如果听不到，则应在断开电瓶加温电门的情况下，测量地面电源5号针与机体之间的电阻，若电阻为无穷大，则表明地面电源插头5号针→34Y保险丝→106插头的19号线→13D工作线圈断路，若有几十欧的电阻，则是13D继电器故障。如果能听到13D继电器工作的声音，则应以总电门为辐射点向两头进行故障点查找，即查找地面电源插头6号针→106插头的18号插孔→继电器13D的8、9号触头→106号插头的20号孔→7号插头的2号线→总电门→74号插头的1号线→地，是否存在接触不良或断路现象，如图1所示。

2.3 发电机供电系统故障

发电机供电系统故障通常分为发电机不发电、发电机发电但不能输出和发电机电压过高三种故障。因此排故时必须先判明故障的性质，因为不同的故障其分析方法是不一样的。为了确定故障的性质，可以在发动机正常工作时，通过测量发电机正接线柱处的电压来判定。因测量发电机正接线柱处的电压不方便，而电源舱内反流割断器“F”接线柱是与发电机正接线柱直接相连的，而且易于测量，因此可以通过测量“F”接线柱的方法来反映发电机的电压，以确定发电机不供电的故障性质，然后按照不同的故障性质进行分析判断。其步骤如图2所示。

图2 判断发电机供电系统故障性质的方法

2.3.1 发电机不发电故障

在飞机发动机工作时，当测得反流割断器“F”接线柱的电压为0～5伏时，即发电机电压为0～5伏时，则为发电机不发电故障。此时的电压为激磁绕组的剩磁所产生的电压，即发电机的励磁线路出现了断路故障，此时按图3所示的流程进行故障判断。

图3 发电机不发电故障排故流程图

如果“12Y”保险丝正常，则使发动机停车，采用电阻测量法进行故障部位的查找。

首先拔开左电源舱内的炭片电压调节器插头，励磁电路被分为三段。第一段为调压器插头1孔→12Y→F接线柱；第二段为调压器内部1钉→6钉，即炭柱部分；第三段为调压器插头6孔→过压保护器→励磁线圈，见图1。其三段电路的测量方法如下：

(1)测量调压器插头1号孔与地之间的电阻，可以判定第一段电路是否良好。一般情况下，该阻值应小于0.5Ω[2-3](该电阻是发电机电枢绕组与整流绕组串联再与4D内Q7继电器线圈并联后的等效电阻)。

(2)测量调压器插头1号钉与6号钉间的电阻，判定调压器中的炭柱是否烧伤。一般情况下，在冷状态时该电阻值应小于0.5Ω[2-3]。

(3)测量调压器插头1孔与地之间的电阻，判断第三条电路的状况。一般情况下该电阻值应小于1.2Ω(此电阻主要是发电机的并激绕组电阻)。

若三段电路都是正常的，则这种情况下励磁电路故障原因的最大可能是调压器插头本身接触不良引起的。

若测得第三段电路有故障，可将过压保护器1号、2号插销拔开，将第三段电路再分为三段进行测量。即调压器6孔→过压保护器2号插头的3钉；过压保护器2号插销的3孔→过压保护器1号插销3钉、过压保护器1号插销3孔→4D中Q17→发电机励磁线圈。再利用电阻测量的方法分别判断上述三段电路的好坏。

图4 发电机发电不输出故障排故流程图

根据上述方法，通过若干次的分割与测量可以准确地把故障缩小在最小的范围内，最终找到故障的具体部位。

2.3.2 发电机发电不输出故障

在发动机工作时，当测得反流割断器“F”接线柱的电压为28.5V以上时，则为发电机发电不输出故障。发电机发电不输出故障，其故障范围有两大部分。一是发电机输出电路部分，二是控制输出的电门电路部分。其中输出电路部分包括：反流割断器、反流割断器DC(蓄)接线柱→4Y分流器→电源舱汇流条。电路为：反流割断器“+”接线柱→9Y电门→13D的1～2触头→过压保护器2号插销的5针→过压保护器1号插销的1针→12Y(见图1)。详细的分析、判断流程如图4所示。

2.3.3 发电机电压过高故障

在发动机工作时，当测得反流割断器“F”接线柱的电压为5～10伏时，则为发电机过电压故障。发电机电压过高也称电压失调或过压，是指发电机电压超过32伏。此时过压保护器工作，在发电机励磁电路中串入1个20Ω[4]的电阻，此时虽然有励磁电流，但此电流不足使电压保持在额定电压范围内，而只有5～10伏电压。引起发电机过电压的主要原因为调压器工作线圈电路、调压器工作点及过压保护器性能不符合要求或者发电机“+”、“B”线短接等，其故障判断方法如下：

拔开调压器插头，测量2孔与机体之间的电阻，应在6～8欧范围内[2-3]。如果符合要求，则说明自调压器2孔至稳定变压器搭铁处的电路是好的；如果阻值偏大达十几欧，则可能是R-13调压电阻的滑片接触不良；如果阻值很大以至无穷，则表明该电路有接触不良或断路故障。

测量调压器插头1、6孔之间的电阻，应为1欧左右[2-3]，如果过小，则可能是发电机“+”、“B”接线之间有短路。

测量调压器插头1、2钉之间的电阻，应为30欧左右[4]，如果过大，则可能是调压器工作线圈电路有断路部位，过小则表明有短路。

测量调压器插头1、6钉之间的电阻，应为0.4欧左右[2-3]，如果过小，则可能炭片粘接或炭柱绝缘不良。

经过上述测量，确实怀疑调压器或过压保护器性能不良或其内部有故障，可以从机上拆下送内场校验，以确定过压的原因。