某型交流发电机控制器“右交断电”故障分析

2021-08-31叶成世王桂芳陈林

航空维修与工程 2021年4期

叶成世王桂芳陈林

摘要：采用从系统—产品—器件逐步递进的方法和故障树分析法，对某型交流发电机控制器“右交断电”故障进行分析，并对导致故障的继电器深入开展失效分析。从分析中得出，有必要对继电器等电气器件进行梳理分类，开展寿命试验及深修状态摸底评估，增加必要的器件维修和检测手段，为改进修理模式提供可靠依据，最大程度地降低飞机修理质量风险。

关键词：断电；告警；继电器；失效分析

Keywords：break；alarm；relay；fault analysis

1 故障情況

大修的某架飞机在地面双发起动成功后，“右交断电”信号灯亮，飞行员故障清单（PFL）报右交流发电机通道故障。

2 故障原因分析

2.1 系统工作原理分析

某型交流发电机控制器是国产某型三代飞机主交流电源系统的重要部件，与交流发电机、电流互感器组件共同组成该飞机的主交流电源系统。在该交流电源系统中，交流发电机控制器具有调压、控制和保护等功能，向机上交流用电设备提供高品质的交流电源，同时，交流发电机控制器与供电管理中心（PCU）交联，共同检测交流电源系统各部件的工作状态，以提高产品及系统的可维护性。交流发电机控制器主要由盖板组件、前面板组件、后面板组件、外壳组件和8块印制线路板组成。

右发动机起动成功后，当交流发电机控制器检测到的右发电机电压、频率符合投网条件时，交流发电机控制器内部的AP5线路板输出控制信号，使前面板上的J2继电器接通。J2继电器的常开触点接通后，输出28V电压到机上2号主交流接触器GTB2线圈，此时GTB2的常开触点A2-A1、B2-B1、 C2-C1接通，使发电机电压输出到三相右主交流汇流条的A相、B相、C相；GTB2的常闭触点G-H断开；常闭触点V-W断开。

系统框图如图1所示。

2.2 系统故障树

通过分析，建立如图2所示的故障树，因交流发电机控制器故障导致“右交断电”信号灯亮的可能性有AP5电路板故障、产品内部线路故障、前面板故障等。

产品在设备上通电时，以数字多用表测试AP5电路板时输出电压正常，排除AP5故障。对AP8转接板、AP6转接板以及中间线路进行检查，检查结果为接触良好，无断路和触点虚焊等现象。

拆下前面板对内部J2继电器单独通电检查，继电器不工作。

2.3 最小失效单元定位

通过梳理交流发电机控制器前面板组件原理图（见图3）发现，当AP5板MOS管接通后，输出接地信号到J2继电器的线圈X2（-）时，继电器J2上电转换，常开触点A2-A1接通，触点A1（接到产品插头b）输出28V“主接触器接通命令”到机上GTB2接触器。

单独检查J2继电器（型号M83536/2-026M），发现触点不转换，因此对该继电器进行失效分析。

1）外观检查

继电器外观形貌如图4所示，经观察，继电器外观良好。

2）参数测量

室温下，利用直流电源及直流毫欧表测试继电器电性能，线圈电阻为514.2 Ω，符合要求。在不加激励状态下测试其常闭触点，为开路；在施加激励状态下测试其常开触点，为开路，不符合要求。

3）X射线检查

利用X射线设备检查继电器J2封装内的缺陷、损伤。经观察，发现继电器J2转换引脚的连接片消失，如图5所示。

4）PIND检测

对样品F1进行PIND检测，器件内部有明显的噪声爆发，说明内部有结构松动或可移动的多余物。

5）开封后内部目检

检查继电器J2内部是否有与失效模式相关的结构异常或缺陷并确定失效位置。

采用机械方法对继电器进行开封，继电器开封后形貌如图6所示。图中蓝色圈中转换引脚的连接片脱落，黑色圈中继电器支架4个焊点全部脱开。

继电器支架焊点形貌如图7所示，从图中圈出部分可以看出，继电器支架焊点表面有明显的过热烧蚀变黑现象。

6）失效分析结果

通过以上检查，判断故障原因为：J2继电器支架的4个焊点因焊接温度控制不当，导致焊接不良，在振动工作条件下继电器支架焊点脱开，转换引脚连接片脱落，继电器失效。

综上，该起故障最小失效单元为继电器J2。

3 故障验证

在机上右发动机启动成功后，因交流发电机控制器内部的J2继电器不工作，未输出28V“主接触器接通命令”到机上GTB2接触器，使GTB2接触器不工作，发电机电压未连接到汇流条；同时，GTB2接触器的常闭触点W-V和G-H均为接通状态，SGJ-4告警计算机发出“右交断电”信号，机上“右交断电”信号灯亮，NAMP同时上传信号，PFL报右交流发电机通道故障。

更换J2继电器后，交流发电机控制器工作正常，开环和闭环试验均正常。

4 总结

根据失效分析结论，J2继电器支架位于继电器内部，支架焊点脱落时X射线无法有效发现，分解检查会破坏继电器的密封性。因此，制定的等效检查措施为：制作转接电缆，在修理过程中从插头端对J2继电器的电性能进行单独通电检查，检查项目为启动释放电压、触点电阻、线圈电阻，可以有效提高继电器内部机械结构和电性能的检测深度，以提前发现故障隐患。