基于故障统计的CESSNA172R飞机发电机维护研究

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摘 要：航空交流发电机作为飞机的主电源承担着为飞机通讯、导航、照明等用电设备供电重任，是保障飞行安全的重要环节之一。CESSNA-172R型飞机采用一款件号为9910591-11的28v直流，额定电流为60A的交-直流发电机作为主电源。本文针对该型号发电机近三年的故障情况，分析故障原因，研究其维护修理的方法。

关键词：发电机；故障统计；维护修理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.255

1 发电机组成和原理

9910591-11型发电机由转子、定子和整流器组成。与直流发电机相反，其励磁线圈装在转子上，励磁电流通过电刷和滑环加到励磁线圈上，因此磁场是转动的。由于输入的是直流电，所以没有换向问题，避免了换向时产生火花对机载电子设备产生干扰。三相星型连接的电枢线圈装在定子上，三相交流电通过6只整流二极管全波整流成直流电后输出。

2 故障统计

该型号发电机故障可以从结构上划分为5类，主要涉及碳刷、电容、轴承、线圈、电枢5个故障区域。根据近两年的修理情况，统计了每个区域的故障数量。从上表可知，在整个发电机的故障中碳刷故障率最高，占整个维修总量的43.3%；其次为线圈和轴承故障，分别占维修总量的23.1%和20.1%。这三种故障影响也比较严重，会直接导致发电机不发电或工作不正常；而其他部件故障率相对较低，但也直接影响发电机的工作性能。

3 故障分析和维护方法探讨

3.1 碳刷故障与维护

碳刷连接励磁线圈的导电环。由于励磁线圈作为转子，在发电机工作时高速旋转，碳刷与旋转的导电环发生摩擦，所以其故障主要表现为严重磨损导致无法正常向励磁线圈导入电流。在维修检查时，应从以下六个方面入手：

（1）检查碳刷在刷握内能否自由上下活动，有无卡刷和碳刷焊附在刷握壁的现象；（2）检查刷辫是否完好，是否有脱辫现象，导线是否氧化及是否有烧断股线现象等。有无过热现象，如出现发黑或烧伤应更换；（3）检查有无碳刷颤振的情形。碳刷松弛，机组振动等原因都将会引起碳刷颤振；（4）检查刷握和刷架上有无积垢，特别是绝缘件上的碳尘及灰尘，以避免降低励磁回路的绝缘电阻；（5）检查碳刷的磨损程度。刷块边缘是否存在剥落现象，如果碳刷磨损严重或刷块有剥落现象，就必须更换。一般碳刷磨损掉1/3，或碳刷在刷握内有摇摆的情形，应及时更换；（6）检查电枢滑环端面的情况，是否存在色变、沟槽、蚀坑以及圆度改变。对有上述现象的滑环端面进行打磨或车圆，在装配后多次通电测试以利氧化层的形成。在更换新碳刷时应该注意，碳刷一次全部更新。如果新旧碳刷混用，可能会出现电流分布不均匀现象。新碳刷使用前必须适形研磨（磨弧），以保证碳刷与滑环表面接触达70%。新碳刷安装测试时，注意监听发电机的运转声音，多次通电测试运行确保发电机工作性能稳定，声音正常。

3.2 线圈故障与维护

发电机的寿命主要取决于定子和转子线圈绝缘性能、定子铁芯硅钢片漆绝缘老化寿命以及转轴的疲劳寿命。尤其定子线圈绝缘的老化受潮、转子线圈匝间绝缘和槽绝缘的劣化更是决定发电机寿命最主要的因素。发电机维修统计表明，修理定子线圈绝缘及转子线圈匝间绝缘的机率最高。

针对上述故障原因，在检查时，可以采用测量绝缘电阻、目视检量、性能测试相结合的办法。对于检测出绝缘电阻不达标、漆层有破损、性能不达标的定子线圈，应该采用修复绝缘层的办法，即对故障定子线圈浸泡清洗后，烘烤至一定温度，浸入绝缘等级为B级的1032-1绝缘漆中，在经过2个小时的浸泡后沥干余漆，以120℃的温度在烘箱中连续烘烤6小时。通过该方法可以很大程度上改善发电机的绝缘性能。

3.3 电容故障与维护

为了保证发电机稳定输出电流，防止输出电流的脉动波干扰飞机上精密的仪器，因此在发电机输出端安装滤波电容，过滤掉微量的起伏的电流波形。电容损坏极可能影响飞机机载设备的正常运行。在常见的电容故障中，电容易出现电容接线片诱蚀断裂和电容容量变小的情况。在检查时我们注重检查容容量和接线片的连接情况。对发生诱蚀的接线片，在进行打磨后涂上一层薄薄的油脂防止金属锈蚀。对容量降低的电容及时进行更换。

3.4 轴承故障与维护

轴承在发电机中主要是起支撑及减少磨擦的作用，所以轴承的精度、噪音等因素都直接关系到发电机的使用及寿命。轴承损坏可直接导致转子扫膛、定子对地等发电机严重损坏。在该型号发电机中虽然没有发生过因轴承损坏引起的故障，但在其他机型发电机中却出现过扫膛，风扇折断等故障。因此它做为发电机驱动部件也必须引起重视。

滚动轴承的故障现象一般表现为四种：

（1）轴与轴承内圈配合过松，内圈与轴产生相对滑动，摩擦生热使轴承烧坏；（2）轴与轴承内圈配合过松导致端面裂纹，内圈与轴相对滑动后，内圈端面与轴肩因接触面积小，温度更高，使端面产生裂纹，裂纹扩展后导致内圈断裂；（3）轴承外圈与轴承座配合过松；（4）轴承安装不正或轴承与轴承座单边接触导致轴承外圈单边磨损。

4 总结

在维护修理9910591-11型发电机时，由于其中的元件较为精密，涉及到运转元件和元件之间的配合，故障现象比较复杂，所以首要工作是按照系统部件逐一进行检查明确故障点。检查时不仅要求工作者“看到”，还要求他们“触到”“听到”甚至“嗅到”，以便于更全面的查找故障。对于维护方法，遵照提供厂家的维护手册操作，同时还要多总结归纳日常维护的经验，提高工作效率与维修质量。

作者简介：黄明远（1990-），男，重庆江北人，本科，助理工程师，主要从事：航空电气电子设备维修。