基于故障統計的CESSNA172R飛機發電機維護研究

摘 要：航空交流發電機作為飛機的主電源承擔著為飛機通訊、導航、照明等用電設備供電重任，是保障飛行安全的重要環節之一。CESSNA-172R型飛機采用一款件號為9910591-11的28v直流，額定電流為60A的交-直流發電機作為主電源。本文針對該型號發電機近三年的故障情況，分析故障原因，研究其維護修理的方法。

關鍵詞：發電機；故障統計；維護修理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.255

1 發電機組成和原理

9910591-11型發電機由轉子、定子和整流器組成。與直流發電機相反，其勵磁線圈裝在轉子上，勵磁電流通過電刷和滑環加到勵磁線圈上，因此磁場是轉動的。由于輸入的是直流電，所以沒有換向問題，避免了換向時產生火花對機載電子設備產生干擾。三相星型連接的電樞線圈裝在定子上，三相交流電通過6只整流二極管全波整流成直流電后輸出。

2 故障統計

該型號發電機故障可以從結構上劃分為5類，主要涉及碳刷、電容、軸承、線圈、電樞5個故障區域。根據近兩年的修理情況，統計了每個區域的故障數量。從上表可知，在整個發電機的故障中碳刷故障率最高，占整個維修總量的43.3%；其次為線圈和軸承故障，分別占維修總量的23.1%和20.1%。這三種故障影響也比較嚴重，會直接導致發電機不發電或工作不正常；而其他部件故障率相對較低，但也直接影響發電機的工作性能。

3 故障分析和維護方法探討

3.1 碳刷故障與維護

碳刷連接勵磁線圈的導電環。由于勵磁線圈作為轉子，在發電機工作時高速旋轉，碳刷與旋轉的導電環發生摩擦，所以其故障主要表現為嚴重磨損導致無法正常向勵磁線圈導入電流。在維修檢查時，應從以下六個方面入手：

（1）檢查碳刷在刷握內能否自由上下活動，有無卡刷和碳刷焊附在刷握壁的現象；（2）檢查刷辮是否完好，是否有脫辮現象，導線是否氧化及是否有燒斷股線現象等。有無過熱現象，如出現發黑或燒傷應更換；（3）檢查有無碳刷顫振的情形。碳刷松弛，機組振動等原因都將會引起碳刷顫振；（4）檢查刷握和刷架上有無積垢，特別是絕緣件上的碳塵及灰塵，以避免降低勵磁回路的絕緣電阻；（5）檢查碳刷的磨損程度。刷塊邊緣是否存在剝落現象，如果碳刷磨損嚴重或刷塊有剝落現象，就必須更換。一般碳刷磨損掉1/3，或碳刷在刷握內有搖擺的情形，應及時更換；（6）檢查電樞滑環端面的情況，是否存在色變、溝槽、蝕坑以及圓度改變。對有上述現象的滑環端面進行打磨或車圓，在裝配后多次通電測試以利氧化層的形成。在更換新碳刷時應該注意，碳刷一次全部更新。如果新舊碳刷混用，可能會出現電流分布不均勻現象。新碳刷使用前必須適形研磨（磨弧），以保證碳刷與滑環表面接觸達70%。新碳刷安裝測試時，注意監聽發電機的運轉聲音，多次通電測試運行確保發電機工作性能穩定，聲音正常。

3.2 線圈故障與維護

發電機的壽命主要取決于定子和轉子線圈絕緣性能、定子鐵芯硅鋼片漆絕緣老化壽命以及轉軸的疲勞壽命。尤其定子線圈絕緣的老化受潮、轉子線圈匝間絕緣和槽絕緣的劣化更是決定發電機壽命最主要的因素。發電機維修統計表明，修理定子線圈絕緣及轉子線圈匝間絕緣的機率最高。

針對上述故障原因，在檢查時，可以采用測量絕緣電阻、目視檢量、性能測試相結合的辦法。對于檢測出絕緣電阻不達標、漆層有破損、性能不達標的定子線圈，應該采用修復絕緣層的辦法，即對故障定子線圈浸泡清洗后，烘烤至一定溫度，浸入絕緣等級為B級的1032-1絕緣漆中，在經過2個小時的浸泡后瀝干余漆，以120℃的溫度在烘箱中連續烘烤6小時。通過該方法可以很大程度上改善發電機的絕緣性能。

3.3 電容故障與維護

為了保證發電機穩定輸出電流，防止輸出電流的脈動波干擾飛機上精密的儀器，因此在發電機輸出端安裝濾波電容，過濾掉微量的起伏的電流波形。電容損壞極可能影響飛機機載設備的正常運行。在常見的電容故障中，電容易出現電容接線片誘蝕斷裂和電容容量變小的情況。在檢查時我們注重檢查電容容量和接線片的連接情況。對發生誘蝕的接線片，在進行打磨后涂上一層薄薄的油脂防止金屬銹蝕。對容量降低的電容及時進行更換。

3.4 軸承故障與維護

軸承在發電機中主要是起支撐及減少磨擦的作用，所以軸承的精度、噪音等因素都直接關系到發電機的使用及壽命。軸承損壞可直接導致轉子掃膛、定子對地等發電機嚴重損壞。在該型號發電機中雖然沒有發生過因軸承損壞引起的故障，但在其他機型發電機中卻出現過掃膛，風扇折斷等故障。因此它做為發電機驅動部件也必須引起重視。

滾動軸承的故障現象一般表現為四種：

（1）軸與軸承內圈配合過松，內圈與軸產生相對滑動，摩擦生熱使軸承燒壞；（2）軸與軸承內圈配合過松導致端面裂紋，內圈與軸相對滑動后，內圈端面與軸肩因接觸面積小，溫度更高，使端面產生裂紋，裂紋擴展后導致內圈斷裂；（3）軸承外圈與軸承座配合過松；（4）軸承安裝不正或軸承與軸承座單邊接觸導致軸承外圈單邊磨損。

4 總結

在維護修理9910591-11型發電機時，由于其中的元件較為精密，涉及到運轉元件和元件之間的配合，故障現象比較復雜，所以首要工作是按照系統部件逐一進行檢查明確故障點。檢查時不僅要求工作者“看到”，還要求他們“觸到”“聽到”甚至“嗅到”，以便于更全面的查找故障。對于維護方法，遵照提供廠家的維護手冊操作，同時還要多總結歸納日常維護的經驗，提高工作效率與維修質量。

作者簡介：黃明遠（1990-），男，重慶江北人，本科，助理工程師，主要從事：航空電氣電子設備維修。