航空交流发电机的主要故障及维修研究

辛宇鹏 宁博 杨毅

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，发电机提供电流，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，检查斷电状态，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.