航空起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉育

作者簡介：劉育（1982-），男，漢族，廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院，實(shí)驗(yàn)師，碩士，飛機(jī)維修專業(yè)。

摘要：論文從高職院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)建設(shè)的角度，論述航空起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究。論文從航空起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)基本原則、功能要求、構(gòu)造要求和性能指標(biāo)等多個方面對試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：起動發(fā)電機(jī)；試驗(yàn)臺；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號：F5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）11-0174-02

一、概述

航空發(fā)動機(jī)的起動方式主要有兩種，一種采用氣源起動，另一種采用電機(jī)起動?，F(xiàn)代民航飛機(jī)大多數(shù)采用氣源起動的方式來起動發(fā)動機(jī)；而早期的航空發(fā)動機(jī)或現(xiàn)代小型航空發(fā)動機(jī)的起動方式，則通常采用電機(jī)起動的方式。起動電機(jī)一般擔(dān)負(fù)兩個任務(wù)：起動發(fā)動機(jī)和發(fā)電。航空起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺以起動發(fā)電機(jī)為對象，通過測量相關(guān)的參數(shù)來了解起動發(fā)電機(jī)的工作原理。該試驗(yàn)臺可以測試規(guī)定型號的起動發(fā)電機(jī)的工作性能，能滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。

二、設(shè)計(jì)方案

該試驗(yàn)臺以QF-6起動/發(fā)電機(jī)和ZF-3A發(fā)電機(jī)作為試驗(yàn)對象，能夠模擬演示起動機(jī)的起動過程和發(fā)電機(jī)的發(fā)電過程，通過典型輸出參數(shù)的變化顯示來展現(xiàn)其工作過程，從而通過工作過程演示和參數(shù)測量分析來完成發(fā)電機(jī)和起動機(jī)的性能測試。

（一）設(shè)計(jì)基本原則

該起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)原則是：1.在功能上能夠完成兩類部件QF-6起動/發(fā)電機(jī)和ZF-3A發(fā)電機(jī)的功能演示；2.在實(shí)訓(xùn)教學(xué)方面，能允許學(xué)生對試驗(yàn)臺的部件進(jìn)行拆裝、分解、檢測訓(xùn)練，能學(xué)習(xí)到這兩類部件的工作過程和性能特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)起動和發(fā)電演示功能，在試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝的電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需采用三相異步電機(jī)、變頻調(diào)速器、傳感器、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)等，以便完成這兩種部件的功能演示任務(wù)。試驗(yàn)臺控制過程原理如圖1所示。

圖1試驗(yàn)臺控制過程原理圖

（二）功能要求

該起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺應(yīng)具備以下三大功能：1.模擬起動發(fā)動機(jī)的工作過程；2.完成起動機(jī)和發(fā)電機(jī)性能測試；3.允許學(xué)生在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中拆裝部件并進(jìn)行相應(yīng)的檢測。

（三）構(gòu)造要求

該起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺主要包括電機(jī)工作臺和控制柜兩大部分。1.電機(jī)工作臺由驅(qū)動電機(jī)、增速箱、發(fā)電機(jī)、控制箱、電壓調(diào)節(jié)器、負(fù)載電機(jī)（起動機(jī)或發(fā)電機(jī)）、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等部件組成，是該實(shí)驗(yàn)臺的工作主體。電機(jī)工作臺的傳動連接通過聯(lián)軸器來完成。當(dāng)驅(qū)動電機(jī)啟動后，電機(jī)帶動發(fā)電機(jī)工作，在發(fā)電狀態(tài)輸出28V直流電，通過電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定電壓，再驅(qū)動待檢測的QF-6或ZF-3部件。待檢測的QF-6或ZF-3部件安裝在可拆卸的臺架上，以方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。2.控制柜由一系列操作按鈕、指示儀表、指示燈等部件組成?？刂乒竦闹饕饔檬翘峁┻\(yùn)行及停止控制、ZF-3A和QF-6部件開關(guān)選擇、發(fā)電及啟動開關(guān)選擇等功能實(shí)現(xiàn)，以及交流電動機(jī)調(diào)速、激磁電流顯示、發(fā)電輸出電壓和啟動扭矩輸出等參數(shù)的顯示?？刂泼姘迳习惭b有顯示起動/發(fā)電及工作狀態(tài)的四個參數(shù)顯示數(shù)碼管。起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺的電器系統(tǒng)主要由以下部件組成：1.電源，采用220V交流電，為系統(tǒng)供電。2.驅(qū)動電機(jī)，為三相異步電機(jī)，采用變頻調(diào)速，用于提供發(fā)電機(jī)的動力。3.變速箱，根據(jù)QF-6部件發(fā)電的需要將驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出調(diào)節(jié)到預(yù)定值。4.聯(lián)軸器，用于連接電機(jī)與增速箱。5.發(fā)電機(jī)，用于提供演示需要的電能，由QF-6部件承擔(dān)。6.電壓調(diào)節(jié)器，使發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定的電壓。7.電流表、電壓表、轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)速傳感器等參數(shù)采集及顯示部件。8.可調(diào)負(fù)載，用于調(diào)節(jié)待測電機(jī)轉(zhuǎn)速。9.配電箱，用于集線和分線。10.控制面板，用于控制電源通斷、選擇待測部件等開關(guān)控制。

該試驗(yàn)臺應(yīng)具備過流保護(hù)、防插錯保護(hù)和急停保護(hù)等功能，以保護(hù)被測設(shè)備不受損壞。起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺外觀設(shè)計(jì)效果如圖2所示。

圖2起動發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺外觀設(shè)計(jì)效果圖

（四）技術(shù)指標(biāo)要求

該試驗(yàn)臺需滿足以下技術(shù)指標(biāo)要求：1.QF-6部件發(fā)電功能演示的技術(shù)指標(biāo)。2.QF-6部件起動功能演示的技術(shù)指標(biāo)。3.ZF-3A部件功能演示的技術(shù)指標(biāo)。

1.QF-6部件發(fā)電功能演示的技術(shù)指標(biāo)

起動發(fā)電機(jī)QF-6的發(fā)電性能演示是通過發(fā)電機(jī)輸出的電能，驅(qū)動待檢測的QF-6或ZF-3部件，轉(zhuǎn)速傳感器捕捉變速箱的輸出轉(zhuǎn)速，由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后驅(qū)動儀表顯示。以下對應(yīng)的動態(tài)指標(biāo)分別為QF-6部件的空載特性和調(diào)節(jié)特性，轉(zhuǎn)速選定為5500RPM、6500RPM和8500RPM三種狀態(tài)。QF-6起動發(fā)電機(jī)的發(fā)電狀態(tài)空載特性參考數(shù)據(jù)如表1所示，發(fā)電狀態(tài)的外特性/調(diào)節(jié)特性參考數(shù)據(jù)如表2所示。

2.QF-6部件的起動功能演示技術(shù)指標(biāo)

QF-6部件起動性能演示是通電后演示啟動功能，并顯示扭矩、轉(zhuǎn)速、電流和電壓等參數(shù)。

（1）工作電壓。工作電壓為直流電壓，該電壓應(yīng)為起動發(fā)電機(jī)輸入端的電壓，其數(shù)值不大于30VDC。（3）力矩。力矩由程序控制后顯示，力矩不大于50N·m，轉(zhuǎn)速不小于1350r/min。（3）轉(zhuǎn)速。根據(jù)實(shí)測數(shù)值來顯示。（4）消耗電流。電流的測試范圍是不大于300A。

3.ZF-3A部件的功能演示技術(shù)指標(biāo)

發(fā)電機(jī)ZF-3A作為負(fù)載，由28V直流電驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)，通過儀表顯示對應(yīng)的電流、電壓等動態(tài)參數(shù)指標(biāo)。主要測試信號有：（1）輸出電壓。輸出電壓為直流電壓，其數(shù)值為28.5±0.5VDC（系統(tǒng)控制點(diǎn)電壓）。（2）負(fù)載電流。負(fù)載電流不大于300A。（3）激磁電流。激磁電流應(yīng)不大于20A。發(fā)電機(jī)ZF-3A的發(fā)電狀態(tài)參考數(shù)據(jù)如表3所示。

三、結(jié)論

對于高職院校而言，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用應(yīng)著眼于具體的需求，根據(jù)實(shí)際情況來確定方案。實(shí)訓(xùn)設(shè)備要在有限的經(jīng)費(fèi)條件下達(dá)到預(yù)先設(shè)定的各項(xiàng)要求，就要有所取舍，根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)來定好方案，不能盲目追求高大上。另一方面，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時，要充分考慮方案的可行性，全面調(diào)動手頭擁有的資源、創(chuàng)造條件來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在實(shí)訓(xùn)設(shè)備的研制過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活變通，在滿足性能的條件下對設(shè)計(jì)方案不斷完善，最終做出滿意的設(shè)備。

（作者單位：廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

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【Title】Design and Utilization of Aviation Starter-generator Test-bed.

【Author】Liu Yu；Guangzhou Civil Aviation College.