航空发电机（共6篇）
航空发电机 篇1
1 引言
近年来由于航空领域不断受重视, 各类相关技术设备也在快速发展之中。航空发电机作为其中一种重要的部件负责为飞机其他部件提供电力供应, 在航空领域中有着极其广泛的应用。为保证其正常运行设有大量的传感器和数据采集装置, 故障发生时通过何种信息处理方法处理这些装置所记录的数据, 找出发电机的产生故障的原因是航空发电机故障诊断的关键。本论文以此现实需求为基础展开研究, 将智能算法引入到航空发电机的故障诊断过程中, 缩短故障诊断时间, 提高故障诊断能力。
2 航空发电机故障特点
由于航空发电机结构极其复杂, 相关数据也复杂多样, 因此其故障频发且难以有效诊断, 这也为航空发电机的故障诊断带来了不少困难, 总的来说航空发电机的故障主要有以下两个特点: (1) 各类构成零件复杂繁多, 且每个零件的运行特点和可靠性指标不同, 工作期限也又长又短; (2) 故障产生类型多样, 不同零件故障的组合会所引起航空发电机产生截然不同的故障。
3 故障诊断智能方法
3.1 神经网络法
神经网络是生物学、计算科学及计算机科学相互交叉的产物, 它通过数量庞大的处理单元互连形成网络。神经网络不但可以进行大规模的并行模拟处理, 网络全局, 还具备很强的自适应和学习能力、鲁棒性和容错能力。因而其对于信号的处理更加贴近于人类的思维方式。航空发电机由于其自身结构的复杂性, 与其他部件联系的多样性, 导致其平时运行时产生数量庞大的数据信息, 而神经网络拥有强大的并行运算能力可以保证这些信息得到同时处理, 另外其信息储存的方式又是分布式的, 这对于处理后数据的整理又带来的极大地便利, 避免了通过建立模型和引入参数所导致的误差, 有效提高识别速度, 增强故障诊断的能力。
3.2 遗传算法
遗传算法是人们在模拟环境的基础上, 结合生物优胜劣汰的自然法则以上所归纳出来的。其优点是通过将求解过程的优化从而使得答案能够出现在控制范围内。导致航空发电机产生故障的原因可能很复杂, 并不是每一个因素单独作用的结果, 而是许多因素相互关联相互作用后才形成的。对于这些复杂的因素可以通过遗传算法将它们化为简单的位串形式编码表示, 从而简化问题的结构, 然后在适应度函数的辅助下, 通过遗传操作得到问题的最优解。正是通过简单的编码方式和基础的繁殖规律, 遗传算法将复杂困难的问题简单化并找出其最优解。
3.3 多元统计分析法
多元统计分析的特点是在对包含噪声和高度等数据进行处理后, 把高维度的数据转换到维度低的空间, 抽离出需要的有用信息。其具体过程是长期监视航空发电机工作状态, 在故障出现后, 通过对历史数据的总结, 建立与之相符的统计模型, 弃除多余的信息, 保证原始数据的完整性, 从而实现历史数据的有效处理, 及时发现并清除故障。而且在此过程之中所建立的数学模型不需要完全准确, 也无需对故障进行采样, 有效减少维修任务, 保证了航空发电机在平常使用过程中的安全性。
3.4 贝叶斯网络理论
贝叶斯网络又称为信度网络, 其原理是通过将航空发电机以前故障发生时的信息搜集起来, 按其相互间的关系统一进行分类, 然后建立故障诊断模型, 在故障发生前, 利用一些故障征兆, 根据不同征兆计算得到故障原因的概率, 从而有效提高故障诊断效率。另外贝叶斯网络还具有很强的学习能力, 在实践过程中根据实际情况的变化可以及时改进其网络结构和参数, 并更新其原有概率, 使贝叶斯网络不断完善, 最终推动故障诊断水平的不断提高。
3.5 小波分析法
小波分析是一种窗口大小固定但其形状可改变 , 时间窗和频率窗都可改变的时频局部化分析方法。针对高低频率分别有良好的时间及频率分辨率, 而且对于低频小波分析具有极大优势。通过小波分析可以有效降低噪音信号对有发电机有效震动信号的影响, 提高诊断的正确率。
3.6 粗糙集理论
所谓粗糙集理论就是通过对数据的分析研究, 找出其规律从而提前发现可能产生问题的地方。航空发电机发生故障时, 我们所收集的数据可能并不完整且精度不高, 通过粗糙集理论我们可以将这些不完整, 精度不高的数据在空间等价分类的基础之上通过现有的一些明确的知识来描述。相比于其他关于不确定性问题理论其优势在于, 它对于数据的数量和质量要求不高, 而且也无需掺杂相关的主观性信息。
3.7 支持向量机
支持向量机在故障诊断领域 , 其性能较其他许多现有方法有很多优势。对于小样本 , 诊断精度高于神经网络方法 ; 对于高维样本 , 诊断速度比神经网络快。支持向量机与神经网络两者的机制都是学习型, 但区别于神经网络支持向量机通过数学方法和优化手段来进行模式识别。在故障诊断过程中, 支持向量机通过选取适当的核函数和参数对故障样本进行分类, 其分类效果较其他方面优势明显。这个优势对于航空发电机故障的诊断具有很强的实际价值。
4 结论
航空发电机的故障诊断是个十分复杂的问题, 基于其故障特点, 本文提出基于智能算法的航空发电机诊断方法, 提出了一些用于诊断的方法, 并作了详细的分析研究。
摘要：航空发电机作为飞机上各类设备的电力供给源头, 其作用是及其重要的。为了保证飞机各系统的良好运行确保飞行安全, 就必须要针对飞机发动机可能产生的故障提前做出准确的判断, 并在发现后及时有效地解决。针对航空发电机的故障难以准确诊断的问题, 提出了基于智能算法的航空发电机故障诊断方法。
关键词：航空发电机,故障诊断,故障定位
参考文献
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[4]唐甜, 赵淑利.贝叶斯网络在飞控系统可靠性评估中的应用[J].民用飞机设计与研究, 2011, 31 (06) :47-51.
[5]许宝杰, 张建民, 徐小力等.粗糙集合理论在旋转机械故障诊断技术中的应用[J].机械设计与制造, 2006 (12) :95-97.
航空发电机 篇2
航空地面电源是为飞机提供地面起动和通电检查电源的装备,其发展取决于飞机电子设备等用电设备及启动系统对航空地面电源的要求。近年来,随着飞机电子、雷达等用电设备的快速发展,对航空地面电源也提出了更高要求,在飞机启动发动机和通电检查机载用电设备时,需要在地面提供给飞机更高质量的电源[1]。
针对航空地面电源的保障现状及要求,本文针对航空地面发电机励磁调压系统存在的动态性能、稳定性差等相关问题,在该系统中引入电流滞环控制技术,增强了发电机励磁控制系统的动态响应速度,提高了发电机输出电压的品质。
1 航空地面发电机励磁调压系统现状
目前,航空地面发电机励磁调压控制主要采用WZT-2/3型电子调压器,其控制方法是综合检测发电机三相电压的变化,控制开关管的导通时间,自动调节励磁机励磁电流,从而稳定发电机输出电压。其原理框图如图1所示。
由图1可以看出,这种控制方法单纯利用输出电压作为反馈信号实现单闭环控制。这种控制方法技术成熟,但其性能存在不足之处:
(1)系统动态响应速度缓慢:单环电压反馈系统只有在PI电压调节器中加入大的补偿电容才能保证系统稳定工作,加上输出滤波电容增大系统惯性,当负载产生突变时,系统的动态响应速度很慢。
(2)负载适应性差:随着新型战机非线性负载的增加,对输出电压波形而言,电路实际上是开环控制,因此在脉冲电流冲击下,输出电压波形产生畸变,总失真度升高。
(3)随着电力电子技术的发展,开关管已经进入大功率、高频化时代,如大功率达林顿管、IGBT管等,而当前的电子调压器所使用的开关管在功率、允许频率范围、耐压等方面都跟不上飞机对航空地面电源的新要求[2]。
2 引入电流滞环控制技术的发电机励磁调压系统原理
2.1 电流滞环控制技术
电流滞环控制的核心是迟滞比较器,其原理来源于Delta调制,即在一个调制时钟的控制下,用一个近似波形去逼近参考波。迟滞比较通过改变逼近控制方法,取消了定时对钟,因而调制过程中只有幅度量化而没有时间量化,其量化失真也就要比Delta调制小,并且电路进一步简化[3]。迟滞比较器的外特性与电路如图2所示。
图2中Ud为电流反馈信号,Ue为电压参考信号,输出电压信号为Usw,高电平信号为Vh,低电平信号为零。由图2我们可以得到迟滞比较器的环宽△h的大小。
滞环电流两态控制的工作原理如下:电感电流与电流基准(电压误差信号)相比得一电流给定信号iL,iL再经滞环比较器得到PWM信号,驱动功率管控制电感电流在设定的正负环宽内(±H)。如图3所示,如果电流误差iL大于+H(H滞环),滞环比较器把输入电压反向加到电感两端,使电感电流变小,滞环比较器输出低电平(-1态),即为diL-;如果电流误差iL小于-H,滞环比较器把输入电压正向加到电感两端,使电感电流变大,滞环比较器输出高电平(+1态),即为diL+,即要使iL总保持在正负环宽内变化[4]。
2.2 引入电流滞环控制技术的发电机励磁调压系统
由以上分析可知,与航空地面电压当前的电机励磁调压控制相比,电流滞环控制在保留其外环的输出电压反馈的同时,加入了对励磁电流反馈的内环控制,内环的作用是产生自持振荡,形成两态调制器。作为反馈环路,它对电流进行调节控制,使之逼近给定信号,从而提高了系统的动态性能。其原理如图4所示。
电流滞环控制技术与传统的仅有输出电压反馈的控制技术相比,从电路结构上看,是增加了一个励磁电流反馈;与三角波交载PWM控制系统比,则是电流反馈本身就作为PWM的斜坡函数,而不再需要锯齿波(或三角波)发生器。
3 仿真结果及分析
3.1 仿真结果
为检验理论分析的正确性与方案的可行性,本文利用saber仿真软件对该电路作了系统仿真。仿真的主要思路为:通过变压器、桥式整流器与分压电阻检测发电机的单相电压输出,检测信号为Vf。另外,励磁电流检测信号通过传感器转换为对应比例的电压信号Vi。输出电压反馈信号Vf通过电压跟随器与基准电压信号(理想电压源)比较,通过PI调节,作为电流基准信号Vib,与励磁电流反馈信号Vi通过滞环比较器相比较,产生的PWM信号经过驱动,控制励磁回路的开关管IGBT的导通与关断,从而达到励磁调压的目的。仿真的主电路与控制电路如图5所示。
图7为两种控制方案下发电机输出电压波形的对比图,上图为加入电流滞环控制技术的电压输出波形,下图为传统的只有电压反馈的电压输出波形,由图可以得出加入滞环电流控制技术的输出电压因为加入了电流内环控制,快速跟踪励磁电流变化,提高了系统的动态响应速度,使系统性能有了明显提高,输出电压波形也更加接近正弦波。
4 结论
文章阐述了航空地面电源发电机的励磁调压系统的现状,在介绍励磁调压系统工作原理的基础上,指出了现用调压系统单纯利用输出电压作为反馈信号实现单闭环控制存在的不足。针对调压系统存在的动态性能、稳定性差的问题,提出了将电流滞环控制技术引入调压系统的方案。在介绍电流滞环控制技术的基础上,将滞环控制技术应用到了发电机励磁调压系统中,并应用saber软件对应用电流滞环控制技术的调压系统的供电性能进行了仿真。
由仿真结果可知,与传统的航空地面发电机励磁调压系统相比,引入电流滞环控制技术的调压系统改善了传统控制系统在动态性能和稳定性方面的缺陷,对航空地面电源励磁调压系统的改进提出了具有很强应用价值的方案。也为航空地面电源保障装备保障能力和保障型质量的提高提供了有力支撑,具有一定的经济效益和军事效益,
参考文献
[1] 赵徐成,蒋超.航空地面电源[M].徐州:徐州空军学院,2008．
[2] 丁道宏.电力电子技术[M].北京:航空工业出版社, 1992．
[3] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2008．
浅析航空电机性能测试系统的设计 篇3
要想安全启动飞机, 就要要求飞机有个好的主电源, 在如今航空飞机所采用的是交流无刷的发电机作为其使用的主电源, 只有在经过检测和维修护理后, 方可进入使用阶段, 航空飞机在进行发电机维修护理时, 需要有专业针对性的试验操作系统, 试验系统的基本组成有, 拖动台、负载设施、调压实施、以及试验环境控制设施。在对航空发电机其性能进行测试的时候, 要对其加卸载进行相关的试验, 同时也要对其加减速和稳定性能进行相关的试验过程。
1 航空发电机计算机试验系统结构原理
在进行航空飞行中, 发电机是不可或缺的装置之一, 在航空中交流无刷发电机的应用比较广泛, 航空交流无刷发电机的组成部分包括:主发电机、交流激磁机、副激磁机和与之配套的机载调压器。到目前为止我国民用飞机、军用飞机所应用的交流无刷发电机的额定容量有20, 30, 40, 60, 90k VA等, 输出大部分都为120/208V, 400Hz三相交流电, 其发电机型号样式很多, 所对应的调压器参数也都不一样。
HDC-1型号的航空飞机的发电机计算机试验系统的整体构成。上位机应用一体化工控机, 其主要职能是为了能够实现工艺流程自动控制、试验数据等相关信息的采集处理、对数控调压器控制参数的自动整定, 同时也为用户提供良好的操作界面。下位机其中包括4个89C52单片机系统, 其各项设备运作的功能分别如下:
1.1 数控调压器, 被试发电机的电压自动调节, 代替机载调压设备。
1.2 加载控制, 根据上位机的指令控制负载的加卸。
1.3 拖动电机转速调节, 控制变频调速器, 调节拖动电机转速。
2 数控调压器的实现原理
数控调压器调压部分电路包括三相全波整流、隔离变换、信号调理、A/D转换、单片机系统、脉宽调制、数字隔离、驱动电路等8部分。下面分别说明数控调压器各部分的实现原理。
2.1 反馈信号采样电路
在进行反馈信号的采样电路时, 通常包含三相全波整流、隔离变换、信号调理、A/D转换等4个组成部分。三相全波整流滤波电路将主发电机输出电压的交流电压整流为脉动直流, 在经过隔离的变换器将这些脉动直流转变为较低的电压信号, 在通过信号调理电路进行滤波和平移放大, 就成功的得到量程在±10V范围内的双极性信号, 以至于可以调制出吻合A/D转换器的量程需求。此时, 当主发电机的输出v=208V时=0V, 的正负变化与v在208V上下的变化成正比, 在经过A/D转换后作为调整激磁电流的主要依据。
信号调理电路中采用UAF42集成滤波器构成截止频率1k Hz的低通滤波器, 用于滤除纹波和噪声。
2.2 输出电路设计
在进行电路设计时, 输出电路包括脉宽调制、数字隔离和MOS管驱动电路三个部分组成。单片机根据一定的控制算法对量化了的进行运算, 运算结果U保留12位二进制精度, 用于控制脉宽调制电路产生相应的脉宽调制信号, 经隔离后输出给功率MOS管驱动电路, 通过控制功率管的导通率, 以调节交流激磁绕组的平均电流, 达到控制发电机输出电压的目的。
2.3 控制算法的结构
在相关的试验过程中, 需要对发电机对不同的负载进行加载和卸载工作, 一般而言, 在对发电机试验过程中, 依次对其进行满载功率百分之十、百分之三十、百分之五十、百分之七十、百分百的阶跃载荷。同时数控调压器应用复合PID控制运算算法。在通过进行调节副激磁电机的激磁电流, 从而控制主发电机的电压。
在得到采样的反馈信号中含有2400Hz的脉动成分, 他会严重的影响其控制器的稳定性等相关性能, 所以在只有应用整周期平滑滤波才能做到消除工作。
反馈信号采样电路的满量程对应于发电机电压波动±49V, 而当阶跃载荷大于满载功率的50%时, 瞬间电压波动会大于±49V。同时, 试验规程要求对发电机施加满载幅度的阶跃载荷时, 其调节时间≤150 ms, 并且对超调量也有相应要求。采用一般的PID算法在大偏差时积分累积过大, 容易造成过大的超调, 这不仅会延长调节时间, 同时也不符合试验规程要求。
随着科技的不断进步, 我国在航空事业上的成就也日益渐近, 科学手段变得越来越加发达, 航空领域更是进入了其迅速发展时期, 在经过长期的实践经验方面, 通过业内人士们的不断努力研究, 也得出了让人引以为豪的科技成果, 本文作者主要对航空发电机的性能及试验自动化过程进行介绍, 在实现自动化体系不仅节省了人力也大大增加了工作效率, 其检测的数据精准无误, 所需要的测试结果真实可靠。数控调节器在进行自动调节能力比较出众, 代替了传统了的机载调压器, 在成本上很大程度上节约了资金, 此系统自从开始进入使用到现在, 对伊尔76、波音737等多种战斗机的组合发电机进行的若干次的试验, 在系统设计上很大程度的证明了其优越的合理性和实用性。在以后的道路上希望我国航空事业能够不断创新, 发展新的航空发电机的技术, 向着智能化的方向进行迈进, 不断的完善自身的科技水平, 与此同时也要祝我国航空事业在整个世界发展中, 能够名列前茅, 永不停歇。
摘要：在我国随着科技水平的不断进步, 经济水平的快速发展, 我国在航空事业上的成就也与日俱增, 航空事业的发展不仅是国家所关心的事情, 也是每个国家公民所共同关心的事情, 心系祖国情是我们公民最伟大的爱。本文作者将对航空发电机内的各部分结构以及怎样调节电压, 并进行原理分析和相关性能测试系统, 由哪些设备构成。了解航空发电机的性能测试系统的设计理念, 并详细的讲解航空新型发电机数控调压器的电路和控制算法是怎样实现的。这项成果已经成功的运用于客机以及多种巡逻机等多种型号的飞机的为维护试验进行中。
关键词：航空发电机,调压器,数控
参考文献
[1]宁晃, 高歌.燃烧室空气动力学[M].科学出版社, 1990.[1]宁晃, 高歌.燃烧室空气动力学[M].科学出版社, 1990.
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[4]齐冬莲.连续混沌动力学系统的控制理论研究[D].浙江大学, 2002年.[4]齐冬莲.连续混沌动力学系统的控制理论研究[D].浙江大学, 2002年.
航空发电机 篇4
飞机上发电机具有重要的意义, 若发电机不供电时, 就会亮起相应的故障信号灯, 告知维修人员发电机故障。而航空发电机出现问题的主要原因是:
1.1 发电机剩磁消失, 造成这一现象的主要原因是由于停放时间过长、发电机过热以及设备振动。
1.2发电机励磁绕连接方向错误或者发电机转动方向错误。必须予以重视的是, 这种情况下剩磁并不会完全消失, 所以发电机仍旧存在电势, 但是由于故障因素, 剩磁电势会相对较小。
1.3 由于弹性轴折断, 因而发电机无法正常运转。
1.4由于励磁电路发生短路或者电路中的电阻值过大, 也会造成发电机故障, 电机无法运转。而导致这一现象的原因多为转换器同电刷之间的接触不良导致, 而励磁绕组若发生接触不良也会引发这一故障。如果接触不良没有导致断路而是令电路中电阻值升高, 那么发电机中的电势就会相对降低。
1.5发电机由于自身以及外界等因素被烧坏。造成该种故障的原因主要有以下几种:电极短路、电压过高以及正电刷固定螺钉同通风罩碰撞、通风管安装误差以及通风管被堵塞导致。
2 电刷出现火花
在电机工作时, 由于各种原因, 电刷必然会由于设备运转而产生火花, 依照火花的性质可以将其分为两种, 即机械性火花和点磁性火花。下面分别对上述两种火花产生的原因及影响因素进行说明。
2.1 电磁性火花
2.1.1 电刷与换向器表面接触情况影响电机换向时, 换向元件内的短路电流, 是电磁性火花产生的主要原因。
电刷与换向器的接触是滑动接触, 中间存在着一层交界膜, 交界膜的结构。换向片的表面上由于电化学反应的作用带有一层氧化亚铜, 氧化亚铜上覆盖着一层石墨薄膜, 石墨薄膜是电刷与换向器摩擦时产生的, 它吸收了空气中的氧气和水蒸气, 在电刷与换向器接触面间的空隙处, 则为炭粉微粒所充满。氧化亚铜薄膜的特点是电阻系数较大, 所以在换向过程中, 它使换向器与电刷之间的接触电阻增加, 能够减小换向元件内的短路电流, 对换向有利。当然, 由于电刷的接触增加, 电刷与换向器之间的压降会增大, 但没有多大的妨碍。
2.1.2 电刷安装位置
在电机中鼓形电枢磁极上即几何中性线上通常都会安装电刷, 若是电刷发生机械碰撞或者装配不良, 那么就无法保证电刷的位置能够保持, 就极易增加换向元件中的电势, 因而造成巨大的短路电流, 在换向时就极易出现火花。
2.1.3 电枢绕组故障
电枢的绕组发生的故障主要有三种, 短路、断路以及搭铁。其中一些功率较小的电机中经常会发生电枢绕组断路现象, 并且断路的位置大多在换向片同绕组的焊接部位。由于换向器的温度升高以此造成焊锡融化或者焊接部位焊接不良, 都会导致电机电枢发生断路故障。
2.2 机械性火花
机械性火花是由于电机的机械方面的原因所造成。主要是电刷与换向器接触不良, 在电机旋转 (特别是高速旋转) 时, 由于震动使电刷和换向器时通时断引起火花。具体原因主要有以下几点。属于电刷方面的有: (1) 电刷弹簧压力不足, 使电刷与换向器接触不良, 引起火花增大; (2) 电刷高度不够, 使弹簧作用在电刷上的压力减小, 甚至不能压在电刷上, 因此, 电刷不能与换向器保持良好的接触, 使火花变大; (3) 电刷与换向器的接触面积减小, 如电刷缺角、掉块、装错、烧残等, 使火花变大; (4) 刷握变形, 一种是刷握变小, 将电刷卡死, 电刷不能在刷握内灵活地上、下运动, 使电刷与换向器接触不良;一种是刷握变大, 电刷在刷握内晃动, 也使电刷与换向器接触不好, 从而使火花变大; (5) 油垢附在电刷表面, 油垢浸入了电刷不仅会改变电刷的工作性能, 而且粘附于电刷和刷握表面的油垢会阻碍电刷的灵活移动, 引起火花增大。
3 电刷磨损过快
电刷是由石墨、铜、铅和锡等制成, 航空电刷还经过某些特殊处置, 如将电刷放在石蜡浸渍, 以增加其耐磨性;在电刷中加入碘化铅等物质, 使之在高空工作时促进氧化亚铜薄膜的形成。电刷磨损过快的原因主要有: (1) 换向器需要保证清洁, 而不光洁的换向器即, 在换向器上有沟槽以及毛刺, 就会加剧换向器同电刷之间的摩擦, 另外换向器由于烧伤而产生的斑痕也会导致摩擦加剧; (2) 另外电刷受到汽油以及煤油的污染, 可以令润滑油发生分离, 从而造成润滑剂的析出, 这种现象就会使得电机在运行过程中, 电刷的磨损加剧; (3) 电机在运行过程中, 若电机发生过载以及短路时, 设备就会发生损坏, 例如换向器发生损坏或者电刷受到高温因而发生损坏, 这种损坏会使润滑剂遭到破坏, 电刷的磨损便会加速; (4) 电枢在运转时会发生振动, 有时则会发横偏摆, 这是电机在运行过程中常有的现象。若电刷同换向器在运行过程中接触不良, 那么就会产生电弧, 如果接触点状态十分糟糕, 则会产生火花, 因而电刷的磨损会随之而加剧; (5) 电刷弹簧压力过大, 电刷在换向器上的机械磨损增加;弹簧压力过小, 电刷与换向器接触不良, 会产生火花, 使电刷的电磨损增加。
4 消耗电流超出电机的额定电流
在电动机运行过程中, 其额定消耗应当符合其规定值。其内部电流增大因素主要包括以下几种: (1) 轴承零件在使用过程中会发生损坏, 而轴承零件的损坏则会导致设备损坏, 设备状态会对电流量的大小有所影响, 设备的损耗增加, 电流则会增大; (2) 电动机装配不良, 那么电枢壳体的前罩就会同其他部位配合相对较为紧凑, 电枢无轴向间隙或间隙过小等, 也会使电机的摩擦增大, 负载增加, 造成电流过大; (3) 电刷弹簧是设备中重要的部件, 电刷弹簧若设置压力不当, 尤其是超过规定值过多, 那么就会令电动机的负载增大, 而设备的负载增加, 设备运转所需要的电流就必然随之增大; (4) 电枢绕组有短路, 换向片间有短路, 或励磁线圈有搭铁的故障。电动机的消耗电流过大, 将随着产生温升过高的现象, 因此, 也可能使电机的绝缘烧坏, 造成更严重的故障, 故需注意检查。
5 结束语
通过对电机主要故障进行分析, 可以看出其故障因素之间相互关联, 即故障和故障之间具有联系。如:换向器同电刷之间若出现接触不良, 那么点刷下便会出现火花, 而火花又会使得电刷磨损加剧, 因磨损而掉下的炭粉又会影响电机内的绝缘体, 导致绝缘不良。而这种绝缘不良现象, 在电机运行过程中会直接影响设备的状态, 并且各类故障产生的原因都较为复杂, 一种故障的发生可能会引发另一种故障的产生。因此可以说任何故障的产生都并非是独立的, 需要进行综合性的研究, 看到故障之间的相互影响关系, 并以此入手排除故障。
摘要：电机故障是机械应用中常遇到的问题, 其中引发电机运行故障的主要因素便是线路接触不良, 但是除此之外, 电机本身问题也会引发运行故障, 发电机产生电势因而无法发电、电刷过度磨损或者其下出现过大的火花、电动机不运转以及绝缘不良和转动声音不正常等。文章主要针对航空直流电机在应用过程中所遇到的一些故障进行了分析, 并针对故障原因进行了论述, 以期能够为维修人员对故障的排查提供一些依据。
关键词：航空,直流电机,故障分析
参考文献
[1]刘曼兰, 于海芳, 崔淑梅.一种永磁直流电机故障诊断方法[J].电工技术学报, 2007 (10) .
[2]许小戈.直流电动机的工作原理及常见故障分析[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2012.
航空发电机 篇5
1 系统恒流充电制
恒流充放电 (C1为放电率, 即1小时放电的电流数, 电池容量C)
1.1 完全放电的电池
对完全放电的电池充电采用下列方式之一: (1) 单率:用0.1C1充到30V为止, 但时间不得超过14hr.00min。 (指当电压虽未到30V, 但时间已达到14小时时应终止) 。 (2) 双率1:用0.5C1充到31V时, 但时间不得超过02hr.30min, (指电压虽未到31V, 但时间已达到02hr.30min时) , 转为0.1C1, 再充04hr.00min。 (3) 双率2:用1.0C1充到31.4V时 (但时间不得超过1hr.15min) , 转为0.1C1, 再充电04hr.00min。
1.2 部分放电的电池充电采用下列方式之一
(1) 放置两周以上, 两个月以下的电池。用0.1C1充到30V为止, 但时间不得超过1hr.15min。 (指当电压虽未到30V, 但时间已达到1hr.15min时应终止) 。 (2) 放置两个月以上的电池 (或者电池的充电状态未知) 。先用0.85C1放电到20V, 但时间不得超过01hr.15min。然后用1.1节中所述的方法之一进行充电。
1.3 快速部分充电
(1) 0.5C1充电到31V, 但时间不得超过02hr.15min。 (2) 1.0C1充到31.4V, 但时间不得超过01hr.15min。
2 系统结构图及PLC硬件配置
本航空电池充电机是为哈航卫科技有限公司研制的电池充放电系统, 其结构图如图1。系统PLC硬件组成:西门子CPU222CN, 数字量输出模块EM222CN, 模拟量输入输出模块EM235及西门子操作显示屏TD400C。
3 系统软件介绍
西门子S7-200PLC编程软件是STEP7Micro WINSP6, 本软件集成有操作显示屏的画面编辑器, 画面个数及组态的数据地址受S7-200系列PLC的内存限制, 可查阅西门子S7-200产品目录、TD400C介绍及用户手册相关文档。
通讯的建立:CPU222CN具有一个PPI通讯接口, 将PLC程序及组态好的画面直接从PC机下载到PLC中, 然后断开PC端的通讯电缆直接连接到操作显示屏, 操作显示屏必须设置不同于PLC的地址二者即可建立连接。
4 操作显示屏介绍
4.1 操作显示屏自定义的功能键
F1启动运行
F2停止运行
F5单率模式数据设置窗口
F6双率模式数据设置窗口
F7放电模式数据设置窗口
F8运行参数显示窗口
F11PLC复位 (按一下SHIFT再按一下F3)
4.2 系统画面窗口
画面分为单率模式数据设置窗口、双率模式数据设置窗口、放电模式数据设置窗口及运行参数显示窗口;电源接通上电后, 内部风扇运行, 操作屏将显示“运行参数显示窗口”。
4.3 操作显示屏相关操作说明
充电机系统分为充电模式和放电模式;充电模式下分为单率模式和双率模式。按操作屏上的F5键进入“单率模式参数设置”窗口, 设置电池所需的电流、电压及充电时间。按操作屏上的F6键进入“双率模式参数设置”窗口, 设置电池所需的主充电流、主充电压、主充时间及尾充电流、尾充时间。按操作屏上的F7键进入“放电模式参数设置”窗口, 设置电池所需的放电电流、放电电压及放电时间。
数据设置完成, 按F8键返回到“运行参数显示画面”后, 观察一下SV的电流值、电压值、时间值和选择的操作模式设置的数据是否一致, 如果相同直接按F1键运行;如果不同, 需要修改相应的参数, 再次按F8键返回到“运行参数显示画面”后按ENTER键确认, 再按F1键, 接触器吸合开始运行。观察前面板的相应指示灯是否显示相应的工作模式。如果一切显示正常就可继续自动运行, 如果显示有错误应按F2停止设备的运行, 按照设置参数流程重新设置后再运行。正常停机:充电或放电完成后, 系统自动停止运行并有声光报警提示工作人员。
5 结束语
随着整流及自动化技术的不断发展, 对航空电池充电机设备的控制要求也越来越高, 功能也越来越完善, 真正实现了无人值守的自动化控制平台, 未来的自动化水平会发展越来越快, 望广大同行多多指正, 共同为航空电池充电机事业而共同努力。
参考文献
[1]西门子 (中国) 有限公司.SIMATICS7-200可编程控制器系统手册[S].2005.
[2]西门子 (中国) 有限公司.S7-200CN可编程序控制器产品目录[Z].2005.
[3]西门子 (中国) 有限公司.SIMATICTD400C操作员界面用户手册[S].2004.
[4]张扬.蔡春伟.S7-200PLC原理与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社, 2007, 7.
航空发电机 篇6
关键词：航空活塞发动机,磁电机,外定时
对航空活塞发动机混合气体燃烧过程的分析发现,只有当电嘴在有利提前点火角点火时,活塞发动机才能获得最大功率,此时,气缸中燃气最大压力刚好出现在活塞转过上死点后10°~15°。因此对活塞发动机来讲,汽缸中电嘴的点火时机特别重要。目前国内的航空活塞发动机主要利用磁电机产生高电压来击穿电嘴间隙,产生电火花点燃气缸中的混合气体,磁电机产生高压电的时机必须位于有利提前点火角位置。这样,在对点火系统进行定检维护或更换磁电机时,都必须进行磁电机的外定时调节。
本文以特里达因·大陆(TCM)公司生产的IO-240A&B航空活塞发动机为例,总结介绍了该型发动机磁电机外定时调节的操作步骤,以期为同类型活塞发动机点火系统的维护提供借鉴与参考,以提高维护效率。
1 航空活塞发动机的定时调节
航空活塞发动机点火系统定时调节分为磁电机内定时调节和外定时调节。
如图1所示为磁电机基本组成和工作原理。将磁电机内部各机件的配合关系调整到使电嘴能够获得最高电压的状态,叫做磁电机的内定时。磁电机内部各机件的工作必须遵循如下规律:当磁铁转子转到使一级线圈内产生的低压电流最大时,断电器开始断电;同时,分电器中的分电臂则对准1号气缸的供电桩。因而内定时又分为三个部分的调节:初断时机、断电时间和分电刷定时。
磁电机的内定时,保证了电嘴获得最高电压以产生最强电火花,而要保证这个电火花正好在曲轴转到有利提前点火角时出现,则是磁电机外定时的任务。外场更换磁电机或者重新安装磁电机时,必须进行外定时调节。
外定时必须在正确的内定时基础上进行。为了保证发动机有利的提前点火时机,必须把曲轴扳转到有利提前点火角,并把磁电机的转子转到断电器初断、工作电刷正好对准断电器壳体刻线的条件下,进行磁电机的安装。
2 IO-240A&B活塞发动机外定时调节操作
磁电机外定时分为两步,第一步将曲轴定位,即将曲轴、活塞放置在有利提前点火角位置上;第二步将磁电机安装到发动机上,并进行最后的定时调节。
2.1 调节准备工作
在进行磁电机安装和外定时调节时,一定要严格按照维修手册和工作单执行。当点火开关导线断开时,磁电机处于“被接通”状态。为防止维护人员身体伤害的可能,在转动螺旋桨前需完成如下操作:断开所有点火电嘴的导线;核实磁电机开关连接在磁电机上,并处于“关闭位”。节气门处于“关闭位”。混合比控制处于“慢车关断位”。设置刹车并卡住飞机轮胎。确定飞机系留良好,并确认座舱门闩打开。当转动螺旋桨时,不要站在螺旋桨叶片的弧线以内。另外,确定发动机曲轴在正常工作的相反方向能够自由转动,如果不能则拆下启动电机。注意,以下定时程序适用于直接驱动式的航空活塞发动机。
2.2 将曲轴放置在定时位
拆下所有的上部电嘴,往工作方向转动曲轴,将1号汽缸的活塞置于压缩行程的起点。将上死点定位器装入1号汽缸上部电嘴安装孔中。
(1)往工作方向慢慢转动曲轴,直到活塞轻触到上死点定位器。转动分度器刻度盘,直到0°/上死点位于指针之下。参见图2“定时位置步骤1”。
(2)往工作的相反方向缓慢转动曲轴,直到活塞轻触到上死点定位器,观察并记录分度器盘面上指针读数。参见图3“定时位置步骤2”。
(3)往工作方向缓慢转动曲轴,回到0°/上死点位置。转动曲轴,直到活塞轻触到上死点定位器,确保0°/上死点位置没有改变。转动分度器刻度盘,精确转动到步骤2中所记录度数的二分之一。现在已经定位于上死点了。参见图4“定时位置步骤3”。
(4)从1号汽缸拆下上死点定位器。将手指伸入1号汽缸点火电嘴安装孔,往工作方向转动曲轴,找到1号汽缸活塞的压缩行程。在压缩行程中继续转动曲轴,直到0°/上死点位于定时分度器的指针之下。参见图5“定时位置步骤4”。
(5)为了磁电机到发动机的定时,曲轴和凸轮轴必须定位准确。往工作方向转动曲轴,至有利提前点火角过后大约10°位置。在IO-240-A发动机上,左右两个磁电机有利提前点火角都是22°±1°;在IO-240-B发动机上,左右两个磁电机有利提前点火角都是26°±1°。然后,往工作的相反方向转动曲轴,回到有利提前点火角位置。这样可以消除齿轮间隙的影响。参见图6“定时位置步骤5”。
2.3 磁电机安装及外定时
(1)针对TCM的磁电机:从磁电机上拆下检查孔塞。向后转动冲击联轴器,以便插销脱开啮合。转动直到检查孔内的定时指针,与有记号的分电器齿轮轮齿对成一条直线。
针对Slick磁电机:插入T118定时销,进入分电盘中的“左”或“右”孔(取决于磁电机的旋转方向)。往磁电机工作的相反方向转动转子,直到定时销与齿轮啮合。
(2)保证磁电机联轴器不转动的条件下,将磁电机保持在安装时占据的水平位。检查齿轮连接槽口和冲击联轴器凸耳的对准情况。如果没有对齐,从网罩中拔出磁电机主动齿轮,但不能拔过滑油封严。转动到正确的对齐位置,将齿轮推回网罩中。
(3)确保发动机曲轴已按照2.2节所述被放置到位。
(4)在磁电机法兰上放上新的衬垫,并小心安装磁电机,已使传动轴键和轴套槽相互配合。装上定位垫圈,锁紧垫圈和螺母,拧上螺母但是不能拧紧。这样可以允许转动磁电机进行最后的定时微调。从Slick磁电机上拆下T118定时销。
(5)使用上面的程序,从步骤A到步骤D,装上剩余的磁电机。
(6)将定时灯断路器触点引线连接至磁电机的接地端。将定时灯断路器触点引线连接上,目的是使,定时灯箱的右边灯代表右磁电机,定时灯箱的左边灯代表左磁电机。当两个磁电机中的触点都闭合时,定时灯应能指示。用一个不会产生损伤的锤子向上轻敲右磁电机,直到灯指示触点刚好打开。向下轻敲左磁电机,直到灯指示触点刚好打开。给磁电机打上保险。
(7)监视磁电机定时灯。逆时针转动曲轴少许角度,然后再顺时针,直到定时指示器的指针指向正确的度数。当指针指向正确的度数时,在磁电机定时灯上的两个灯,必须指示出触点刚好在曲轴转动二分之一度之内打开。如果定时灯不能如上指示,则重新调整磁电机。
注意,有些定时灯由灯光点亮指示出触点打开,另外一些定时灯按照相反方式工作,即当触点打开时定时灯熄灭。
(8)将磁电机连接紧固件拧紧至8.3~10.0英尺磅。从磁电机上断开定时灯,并核实确定磁电机和点火开关之间的连接安全可靠。
在发动机上必须使用规定的螺母和卡箍安装磁电机。安装时用手拧上两个螺母至手指能拧紧的程度。交替将每个螺母拧紧至8.3~10.0英尺磅,超出10.0英尺磅的力矩会导致安装法兰产生裂纹。
(9)按照维修手册说明重新连接安装点火导线。
3 结语
对航空活塞发动机而言,不正确的定时,除会引起发动机运转抖动之外,还会导致爆震燃烧,提前点火和可能的发动机内部损伤或者失效。本文详细介绍了大陆IO-240A&B航空活塞发动机磁电机外定时调节的操作步骤及注意事项,以期为同类型活塞发动机点火系统的维护提供借鉴与参考,提高维护效率;同时也对提高该型发动机在翼寿命、保证飞行安全具有重要意义。
参考文献
[1]李卫东,赵廷渝.航空活塞动力装置[M].成都:西南交通大学出版社,2004.
[2]唐庆如.活塞发动机[M].北京:兵器工业出版社,2007.